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$\texttt{PyCosmo}$ 玻尔兹曼求解器扩展的符号实现

宇宙学与河外天体物理 2022-06-20 v2

摘要

PyCosmo\texttt{PyCosmo} 是一个基于 Python 的框架,用于快速计算宇宙学模型预言。其核心特性之一是对爱因斯坦-玻尔兹曼方程组的符号表示。利用 sympy2c\texttt{sympy2c} 包从 SymPy\texttt{SymPy} 符号表达式生成高效的 C/C++\texttt{C/C++} 代码,从而能够轻松扩展方程组以实现新宇宙学模型。我们用 PyCosmo\texttt{PyCosmo} 玻尔兹曼求解器的三个扩展来说明这一点:包含具有常数状态方程的暗能量成分、有质量中微子以及辐射流近似。我们描述了 PyCosmo\texttt{PyCosmo} 框架(突出新特性)与新模型的符号实现。我们在精度与计算速度两方面将 PyCosmo\texttt{PyCosmo}Λ\LambdaCDM 模型扩展的预言与 CLASS\texttt{CLASS} 比较。我们发现二者吻合良好,在使用高精度设置时优于 0.1%,且计算速度相当。代码发布的 Python 包索引(PyPI)页面与已安装该包的在线平台 PyCosmo Hub 的链接见:https://cosmology.ethz.ch/research/software-lab/PyCosmo.html。

关键词

引用

@article{arxiv.2112.08395,
  title  = {Symbolic Implementation of Extensions of the $\texttt{PyCosmo}$ Boltzmann Solver},
  author = {Beatrice Moser and Christiane S. Lorenz and Uwe Schmitt and Alexandre Refregier and Janis Fluri and Raphael Sgier and Federica Tarsitano and Lavinia Heisenberg},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2112.08395},
  year   = {2022}
}

备注

35 pages including 5 figures and 3 tables. Link to $\texttt{PyCosmo}$ package: https://cosmology.ethz.ch/research/software-lab/PyCosmo.html