具有排斥或吸引自相互作用的复标量场的宇宙学演化

我们使用完全广义相对论方法研究具有自相互作用势 $V(|\varphi|^2)$ 的复标量场的宇宙学演化，该势用以描述自引力玻色-爱因斯坦凝聚体。我们推广了前文中在弱场近似下发展的 Klein-Gordon-Einstein 方程的流体动力学描述。我们建立了描述空间均匀复标量场在膨胀背景下演化的普遍方程。我们展示了它们如何在快振荡区域中简化，并导出了任意势下标量场状态方程的参数形式。我们明确考虑了具有排斥或吸引自相互作用的四次势情形，并确定了标量场的相图。我们表明，弱自相互作用区域与强自相互作用区域之间的转变取决于玻色子的散射长度与其有效史瓦西半径的比较。我们还利用天体物理和宇宙学观测对标量场的参数进行了约束。数值应用针对无自相互作用的超轻玻色子（模糊暗物质）、具有排斥自相互作用的玻色子以及具有吸引自相互作用的玻色子（QCD 轴子和超轻轴子）进行了。