由 flip-flop 场揭示的宇宙网特征

只有在暗物质的理论框架内，才能理解宇宙中观测到的结构。N体模拟对于分析暗物质网的形成和演化是不可或缺的。大多数研究使用两个主要场——密度场和速度场。然而，暗物质提供了两个仅适用于无碰撞介质的独特场。它们是欧拉空间中的多流场和拉格朗日空间中的 flip-flop 场。flip-flop 场表示每个无碰撞流体元的体积符号反转的次数。该场可以通过在模拟的每个时间步计算每个粒子处雅可比行列式的符号反转次数来估计。雅可比行列式通过对拉格朗日子流形（即由三个拉格朗日坐标和三个欧拉坐标构成的六维空间中的三维暗物质片）进行数值微分来计算。我们展示了从 z = 50 到当前时刻 z = 0 的 flip-flop 场演化统计研究结果。多项统计特征表明，flip-flop 场的模式从 z = 30 到当前时刻保持显著稳定。因此，在 z = 0 处估计的 flip-flop 场存储了关于暗物质网动力学历史的丰富信息。特别是，flip-flop 最引人入胜的特性之一是其保存暗物质晕并合历史的独特能力。