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To constrain cosmological models beyond ACDM, the development of the Euclid analysis pipeline requires simulations that capture the non-linear phenomenology of such models. We present an overview of numerical methods and N-body simulation codes developed to study the non-linear regime of structure formation in alternative dark energy and modified gravity theories. We review a variety of numerical techniques and approximations employed in cosmological N-body simulations to model the complex phenomenology of scenarios beyond ACDM. This includes discussions on solving non-linear field equations, accounting for fifth forces, and implementing screening mechanisms. Furthermore, we conduct a code comparison exercise to assess the reliability and convergence of different simulation codes across a range of models. Our analysis demonstrates a high degree of agreement among the outputs of different simulation codes, typically within 2% for the predicted modification of the matter power spectrum and within 4% for the predicted modification of the halo mass function, although some approximations degrade accuracy a bit further. This provides confidence in current numerical methods of modelling cosmic structure formation beyond ACDM. We highlight recent advances made in simulating the non-linear scales of structure formation, which are essential for leveraging the full scientific potential of the forthcoming observational data from the Euclid mission.
Adamek, J., Fiorini, B., Baldi, M., Brando, G., Breton, M.-., Hassani, F., et al. (2025). Euclid preparation: LXII. Simulations and non-linearities beyond Lambda cold dark matter. 1. Numerical methods and validation. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 695, 1-21 [10.1051/0004-6361/202452180].
Euclid preparation: LXII. Simulations and non-linearities beyond Lambda cold dark matter. 1. Numerical methods and validation
J. Adamek;B. Fiorini;M. Baldi;G. Brando;M. -A. Breton;F. Hassani;K. Koyama;A. M. C. Le Brun;G. R??cz;H. -A. Winther;A. Casalino;C. Hern??ndez-Aguayo;B. Li;D. Potter;E. Altamura;C. Carbone;C. Giocoli;D. F. Mota;A. Pourtsidou;Z. Sakr;F. Vernizzi;A. Amara;S. Andreon;N. Auricchio;C. Baccigalupi;S. Bardelli;P. Battaglia;D. Bonino;E. Branchini;M. Brescia;J. Brinchmann;A. Caillat;S. Camera;V. Capobianco;V. F. Cardone;J. Carretero;S. Casas;F. J. Castander;M. Castellano;G. Castignani;S. Cavuoti;A. Cimatti;C. Colodro-Conde;G. Congedo;C. J. Conselice;L. Conversi;Y. Copin;F. Courbin;H. M. Courtois;A. D. Silva;H. Degaudenzi;G. De Lucia;M. Douspis;F. Dubath;X. Dupac;S. Dusini;M. Farina;S. Farrens;S. Ferriol;P. Fosalba;M. Frailis;E. Franceschi;M. Fumana;S. Galeotta;B. Gillis;P. G??mez-Alvarez;A. Grazian;F. Grupp;L. Guzzo;S. V. H. Haugan;W. Holmes;F. Hormuth;A. Hornstrup;S. Ili??;K. Jahnke;M. Jhabvala;B. Joachimi;E. Keih??nen;S. Kermiche;A. Kiessling;M. Kilbinger;B. Kubik;M. K??mmel;M. Kunz;H. Kurki-Suonio;S. Ligori;P. B. Lilje;V. Lindholm;I. Lloro;G. Mainetti;E. Maiorano;O. Mansutti;O. Marggraf;K. Markovic;M. Martinelli;N. Martinet;F. Marulli;R. Massey;E. Medinaceli;S. Mei;M. Melchior;Y. Mellier;M. Meneghetti;E. Merlin;G. Meylan;M. Moresco;L. Moscardini;C. Neissner;S. -M. Niemi;C. Padilla;S. Paltani;F. Pasian;K. Pedersen;W. J. Percival;V. Pettorino;S. Pires;G. Polenta;M. Poncet;L. A. Popa;L. Pozzetti;F. Raison;A. Renzi;J. Rhodes;G. Riccio;E. Romelli;M. Roncarelli;R. Saglia;A. G. S??nchez;D. Sapone;B. Sartoris;M. Schirmer;T. Schrabback;A. Secroun;G. Seidel;S. Serrano;C. Sirignano;G. Sirri;L. Stanco;J. Steinwagner;P. Tallada-Cresp??;D. Tavagnacco;I. Tereno;R. Toledo-Moreo;F. Torradeflot;I. Tutusaus;E. A. Valentijn;L. Valenziano;T. Vassallo;G. Verdoe Kleijn;A. Veropalumbo;Y. Wang;J. Weller;G. Zamorani;E. Zucca;A. Biviano;C. Burigana;M. Calabrese;D. Di Ferdinando;J. A. Escarti Vigo;G. Fabbian;F. Finelli;J. Gracia-Carpio;S. Matthew;N. Mauri;A. Pezzotta;M. P??ntinen;V. Scottez;M. Tenti;M. Viel;M. Wiesmann;Y. Akrami;V. Allevato;S. Anselmi;M. Archidiacono;F. Atrio-Barandela;A. Balaguera-Antolinez;M. Ballardini;A. Blanchard;L. Blot;H. B??hringer;S. Borgani;S. Bruton;R. Cabanac;A. Calabro;B. Camacho Quevedo;G. Ca??as-Herrera;A. Cappi;F. Caro;C. S. Carvalho;T. Castro;K. C. Chambers;S. Contarini;A. R. Cooray;G. Desprez;A. D??az-S??nchez;J. J. Diaz;S. Di Domizio;H. Dole;S. Escoffier;A. G. Ferrari;P. G. Ferreira;I. Ferrero;A. Finoguenov;F. Fornari;L. Gabarra;K. Ganga;J. Garc??a-Bellido;T. Gasparetto;V. Gautard;E. Gaztanaga;F. Giacomini;F. Gianotti;G. Gozaliasl;C. M. Gutierrez;A. Hall;H. Hildebrandt;J. Hjorth;A. Jimene Mu??oz;S. Joudaki;J. J. E. Kajava;V. Kansal;D. Karagiannis;C. C. Kirkpatrick;S. Kruk;J. L. Graet;L. Legrand;J. Lesgourgues;T. I. Liaudat;A. Loureiro;G. Maggio;M. Magliocchetti;F. Mannucci;R. Maoli;C. J. A. P. Martins;L. Maurin;R. B. Metcalf;M. Migliaccio;M. Miluzio;P. Monaco;A. Montoro;A. Mora;C. Moretti;G. Morgante;S. Nadathur;L. Patrizii;V. Popa;P. Reimberg;I. Risso;P. -F. Rocci;M. Sahl??n;E. Sarpa;A. Schneider;M. Sereno;A. Silvestri;A. Spurio Mancini;K. Tanidis;C. Tao;N. Tessore;G. Testera;R. Teyssier;S. Toft;S. Tosi;A. Troja;M. Tucci;C. Valieri;J. Valiviita;D. Vergani;G. Verza;P. Vielzeuf;N. A. Walton
2025
Abstract
To constrain cosmological models beyond ACDM, the development of the Euclid analysis pipeline requires simulations that capture the non-linear phenomenology of such models. We present an overview of numerical methods and N-body simulation codes developed to study the non-linear regime of structure formation in alternative dark energy and modified gravity theories. We review a variety of numerical techniques and approximations employed in cosmological N-body simulations to model the complex phenomenology of scenarios beyond ACDM. This includes discussions on solving non-linear field equations, accounting for fifth forces, and implementing screening mechanisms. Furthermore, we conduct a code comparison exercise to assess the reliability and convergence of different simulation codes across a range of models. Our analysis demonstrates a high degree of agreement among the outputs of different simulation codes, typically within 2% for the predicted modification of the matter power spectrum and within 4% for the predicted modification of the halo mass function, although some approximations degrade accuracy a bit further. This provides confidence in current numerical methods of modelling cosmic structure formation beyond ACDM. We highlight recent advances made in simulating the non-linear scales of structure formation, which are essential for leveraging the full scientific potential of the forthcoming observational data from the Euclid mission.
Adamek, J., Fiorini, B., Baldi, M., Brando, G., Breton, M.-., Hassani, F., et al. (2025). Euclid preparation: LXII. Simulations and non-linearities beyond Lambda cold dark matter. 1. Numerical methods and validation. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 695, 1-21 [10.1051/0004-6361/202452180].
Adamek, J.; Fiorini, B.; Baldi, M.; Brando, G.; Breton, M. -A.; Hassani, F.; Koyama, K.; Le Brun, A. M. C.; R??cz, G.; Winther, H. -A.; Casalino, A.; ...espandi
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.