آشنایی با نرم افزار کیهان‌شناسی CAMB

اگر از دانشجویان یا پژوهشگران رشته‌ی کیهان‌شناسی باشید احتمالا با نظریه اختلال‌های کیهانشناسی برخورد داشته‌اید. در مطالعه فیزیکِ کیهانِ ما برای هر یک از اجزای سازنده ماده و انرژی کیهان اختلال‌هایی در نظر می‌گیرم: اختلال ماده باریونی، تابش، ماده تاریک، نوترینوها. همچنین از آن‌جا که نسبیت به ما آموخت توزیع ماده و انرژی و هندسه پس زمینه اثر متقابل بر هم دارند، اختلال‌های انحنای کیهان را نیز می‌بایست در نظر بگیریم.

برای بررسی تحول کیهان نیاز است که تحول اختلال‌های کیهانی را طی دوره‌های طولانی انبساط کیهانی مورد مداقه قرار دهیم. هر یک از اجزای اختلال‌های کیهانی تحت معادلاتی تحول پیدا می‌کنند. از طرفی برخی از این اجزاء دستخوش برهمکنش‌هایی هستند که باید اثر پراکندگی و برهمکنش را نیز در معادلات وارد نمائیم.

یکی از کمیت‌های بسیار مهم و مشاهده‌پذیر در کیهان طیف‌های توان هستند. مهمترین طیف توانی که در کیهان با آن سر و کار داریم، طیف توان تابش پس زمینه کیهانی است که خود انواعی دارد: طیف توان افت‌‌وخیزهای دمایی و طیف توان حاصل از قطبش فوتون‌های تابش پس زمینه کیهانی. طیف توان شامل اطلاعات بسیار مهمی درباره فیزیک حاکم بر کیهان است. مقدار اجزای سازنده کیهان، هندسه کیهان، نوع تحول کیهان در دوره‌های بسیار نخستین و بسیاری اطلاعات مهم دیگر در طیف توان نهفته است. برای محاسبه‌ی طیف توان تابش پس زمینه کیهانی نیاز است که مجموعه بزرگی از معادلات دیفرانسیل که به هم جفت شده‌اند و تحول اجزای مختلف اختلال‌های کیهانی را بدست می‌دهند در فضای توابع هارمونیک حل و بسط داده شوند. این کار به صورت تحلیلی ممکن نیست و به صورت دستی بسیار دشوار و طاقت فرساست.

در سال ۱۹۹۶ دو کیهان‌شناس به نامهای Uros Seljak و Matias Zaldarriaga شروع به ابداع روشی برای محاسبه سریع طیف توان کردند و یک مجموعه کد تحت فرترن به نام CMBFAST را منتشر کردند که کار محاسبه طیف توان تابش پس زمینه را انجام می‌داد. چند سال بعد فیزیکدان دیگری به نام Antony Lewis به همراه دیگر همکارانش شروع به توسعه کد پیشرفته‌تری کردند که CAMB نام گرفت. کد کمب که در واقع مخفف Code for Anisotropies in the Microwave Background است شامل مجموعه متعددی از برنامه‌های تحت فرترن است که تقریبا تمام فیزیک مورد نیاز و کمیت‌های مشاهده‌پذیر کیهان‌شناختی را به صورت تئوری محاسبه می‌کند. این کد از سال ۲۰۰۰ تا کنون به طور منظم به روزرسانی و توسعه یافته است و اکنون به خوبی در جامعه کیهان‌شناسی مطرح و جا افتاده است. تیم‌های رصدی مهمی همچون تیم تلسکوپ پلانک نیز برای بیشتر محاسبات خود از این کد استفاده کرده‌اند. در حال حاضر این کد هم به زبان فرترن و هم به زبان پایتون موجود است.

برخی قابلیت‌های این کد را می‌توان به این صورت اشاره کرد:

  • محاسبه طیف توان دمایی، قطبش، همگرایی گرانشی (لنزینگ) ، طیف توان ۲۱ سانتی متر و …
  • محاسبه طیف توان ماده، تابع انتقال، اختلال‌های هر یک از اجزای ماده، سیگما-۸ (σ8) و …
  • تحول پس زمینه کیهان، سن کیهان، کمیت‌های دوره باز ترکیب و بازیونش
  • انجام تمام محاسبات برای مدل‌های با انحنای مثبت یا منفی و تخت
  • طیف توان اسکالر، تانسوری و برداری
  • سرعت محاسبات بالا و دقت کافی
  • انجام محاسبات برای نوترینوهای جرم‌دار و مدل‌های مختلف نوترینو
  • محاسبه‌ی انواع همبستگی سه گانه bispectra

اگر شما هم نیاز به استفاده از این کد دارید می‌توانید از بسته نرم‌افزاری iCosmoBox که شامل آخرین نسخه کد CAMB به صورت نصب شده و آماده استفاده در قالب یک لینوکس مجازی است استفاده نمائید:

دیدگاه خود را بیان کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

نرم‌افزار CosmoMC
close slider

بسته نرم افزارهای کیهان‌شناسی CosmoMC و CAMB