宇宙暗物质纠缠与量子压力

背景：广泛认为，尽管暗物质质点具有质量，自脱离红移 z~10^10 至今 epoch 后，暗物质可被准确地描述为近似无碰撞的经典点粒子流体。但本文重新审视这一观点。目标：鉴于暗物质可能具有亚电子伏级静止质量，本文研究其费米性质带来的主要效应。方法：通过数值方法，我们计算了宇宙暗物质在宇宙膨胀中的准确熵、 fugacity 与压力。通过求解 Schrodinger 方程，推导了准去极化相同的自由费米粒子如何以及以何种速度被纠缠。结果：我们发现对于亚电子伏级的暗物质，在从相对论向非相对论转化的时代（z~10^4-10^5）期间，交换退化程度显著增加。在所有时刻，暗物质在小于 10^-6 秒内即被纠缠，其退相干时间更短。相对于无碰撞的经典流体，总压力因量子效应在高红移时提高约 5%，在低红移时提高至 68%。结论：量子超压在高红移的均匀 regime 中没有动力学影响，但在低红移的非线性结构形成时代，对暗物质聚集具有重要意义。