宇宙学中大质量中微子的精确流体近似

在未来十年内，宇宙学探针将实现对中微子质量尺度的测量。一方面，在宇宙结构形成的线性扰动理论中纳入大质量中微子已得到充分理解，并可由最先进的 Boltzmann 求解器精确完成。另一方面，Boltzmann 方程的数值实现计算代价高昂，是这些代码的瓶颈。这促使了更高效流体近似的发展，尽管其在所有相关尺度 $k \sim (10^{-3}-10)$Mpc$^{-1}$ 上的精度有限。在本工作中，我们考量了中微子流体的色散特性，即声速的尺度依赖性，从而改进了流体近似。我们表明，在红移 $z \lesssim 5$ 处，中微子密度与速度转移函数的总体误差可达到 $\lesssim 5\%$，相较此前偏差可达两倍之多的近似方案，精度提高了一个数量级。