加速修正引力的$N$体模拟：变色龙屏蔽模型

我们描述并展示了一种新颖且非常高效的方法的潜力，该方法用于模拟某些类别的修正引力理论，例如广泛研究的 $f(R)$ 引力模型。由于需要精确求解高度非线性的偏微分方程来预测修正后的引力，此类模型的高分辨率模拟目前非常缓慢。这种非线性部分是固有的，但也因所使用的特定数值算法而加剧，该算法采用变量重定义来防止数值不稳定性。用于解决此问题的标准牛顿-高斯-赛德尔迭代法收敛速度很差。我们的新方法不仅避免了这一点，还允许将离散化的方程写成可解析求解的形式。我们证明，这种新方法极大地提高了 $f(R)$ 模拟的性能和效率。例如，在一个大小为 $512 \, \mathrm{Mpc}/h$ 的盒子中包含 $512^3$ 个粒子的测试模拟，现在比之前快了5倍，而针对 $f(R)$ 引力的千禧年分辨率模拟估计比旧方法快20倍以上。我们的新实现对于运行迄今为止仅对标准模型可能实现的非常高分辨率、大尺度的模拟特别有用，并且也使为协方差分析运行大量较低分辨率模拟变得可行。我们希望该方法将把我们带入精确宇宙学引力检验的新时代。