暗物质玻色-爱因斯坦凝聚的宇宙学动力学

一旦宇宙学玻色子气体的温度低于临界温度，玻色-爱因斯坦凝聚过程总会在宇宙的演化史中发生。在玻色-爱因斯坦凝聚模型中，暗物质可以被描述为一种非相对论性的牛顿引力凝聚体，其密度和压力通过正压状态方程相关联，且正压指数等于一。在本文中，我们假设该过程（至少近似地）可以被描述为一级相变，从而在宇宙学背景下研究玻色-爱因斯坦凝聚过程。我们分析了在玻色-爱因斯坦凝聚（相变）之前、期间和之后，与早期宇宙物理描述相关的物理量的演化，即能量密度、温度和标度因子。我们还详细考虑了宇宙演化经过混合凝聚态-正常暗物质相的时期，此时玻色-爱因斯坦暗物质组分单调增长。表征玻色-爱因斯坦凝聚的一个重要参数是凝聚暗物质分数，其时间演化描述了转化过程的时间动力学。本文还详细分析了该参数在宇宙学凝聚过程中的行为。为了研究宇宙学动力学与演化，我们同时使用了分析方法和数值方法。凝聚暗物质与玻色-爱因斯坦相变的存在可能极大地改变了早期宇宙的宇宙学演化以及大尺度结构的形成过程。