大质量中微子的测地线运动与相空间演化

遗迹中微子的非平凡相空间分布 responsible for the erasure of primordial density perturbations on small scales，这是中微子质量的主要宇宙学特征之一。在本文中，我们提出一个新代码FastDF，利用相对论扰动理论生成精度达1%的中微子相空间分布粒子实现。我们使用测地线方程推导弱扰动时空中的大质量粒子运动方程并相应积分粒子。我们展示了如何将基于测地线的初始条件与δf方法结合以最小化散粒噪声，并澄清了中微子动量的定义，发现若采用错误参数化会导致巨大误差。与带有临时热运动的 standard Lagrangian methods 相比，FastDF在精度上取得实质性提升。我们概述了用于加速代码并确保保持相空间密度的辛积分的近似方案。最后，我们讨论了宇宙学N体模拟中中微子粒子的意义。特别地，我们认为粒子方法能准确描述从z=10^9(中微子为线性且超相对论性)到z=0(非线性且非相对论性)的中微子分布。FastDF可用于为N体模拟设置精确初始条件(ICs)，并已集成到高阶IC代码monofonIC中。