$\varphi$enics：使用有限元方法的 Vainshtein 屏蔽
广义相对论与量子宇宙学
2021-03-31 v2 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 理论
摘要
在修正引力理论的研究领域中，理解屏蔽机制的行为与开发相关检验的进展一直受限于所涉场方程的复杂性——这些方程本质非线性且以巨大的尺度层级为特征。对于 Vainshtein 屏蔽而言尤为如此，其中第五力被高阶导项抑制，这些导项在远大于源尺寸（称为 Vainshtein 半径）的半径内占主导。在本工作中，我们提出数值代码 enics，基于 FEniCS 库构建，以求解两类与屏蔽相关的理论的全运动方程：一类在运动方程中含高阶导数算符，另一类以两个耦合标量场中的非线性自相互作用为特征。我们还包含允许在后处理中计算标量场高阶算符的功能，使我们能检验所发现的剖面在有效场论中是自洽解。这两个例子说明了在对此类理论进行数值模拟时所经历的不同挑战，并展示了如何在该代码中应对这些挑战。本文中的例子假设球对称，但这些技术可直接推广至非对称构型。因此，本文也提供了一个如何运用有限元方法求解屏蔽运动方程的工作示例。enics 公开可用，并可被改造以求解其他屏蔽理论。
引用
@article{arxiv.2011.07037,
title = {$\varphi$enics: Vainshtein screening with the finite element method},
author = {Jonathan Braden and Clare Burrage and Benjamin Elder and Daniela Saadeh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.07037},
year = {2021}
}
备注
47 pages, 15 figures, v2: minor modifications to match version accepted by JCAP