暗物质与暗能量中的玻色-爱因斯坦凝聚与黑洞

本研究的主要目的是揭示弯曲空间与粒子物理效应对宇宙学中以及黑洞周围玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）标量场形成的影响。暗能量与暗物质的宇宙学标量场可被视为玻色-爱因斯坦凝聚的结果。就此而言，我们的主要注意力将放在弯曲空间中的 BEC 上。通过在微观层面考虑 BEC 标量场的动力学，我们首先研究宇宙学中凝聚形成的初始阶段。为此，我们最初引入一种有效的 Minkowski 空间表述，其仅考虑粒子物理过程的影响，排除引力粒子产生的影响，并使我们能够更容易地观测宇宙学演化。然后，利用该表述，我们研究一个带有诱导这些过程的三线性耦合的模型。在考虑所产生粒子的相位演化后，我们发现若满足某些特定条件，它们会演化为形成 BEC。原则上，本研究中引入的有效 Minkowski 空间表述可应用于任意足够光滑时空中的粒子物理过程。就此而言，我们还分析了在 Reissner-Nordström 黑洞周围的时空中是否实现 BEC 标量场。我们发现，若涌现粒子比入射粒子重得多，则粒子物理过程所产生的粒子定域于黑洞周围区域并具有凝聚趋势。我们还发现，仅当标量场与黑洞具有暗电荷时，这种构型在现象学上才是可行的。最后，我们考虑 Schwarzschild 黑洞周围的引力坍缩，并为未来关于引力坍缩对玻色-爱因斯坦凝聚影响的研究迈出第一步。