类轴子粒子中的密度扰动：经典场与量子场处理的比较

轴子和类轴子粒子是玻色子量子场。由于它们在相空间中的高度简并，通常假定它们遵循经典场方程。在这项工作中，我们在轴子的密度和速度场背景下探讨经典与量子场处理之间的差异。一旦给定初始密度和速度场，轴子流体在经典场处理中的演化是唯一的。然而，在量子场处理中，存在许多与给定初始密度和速度场一致的量子态。我们表明，这些量子态的密度扰动演化未必相同，且一般而言不同于唯一的经典演化。为阐明潜在物理，我们考虑一个在一维盒子中、在重静态点质量引力势下运动的大量玻色子系统。此处我们忽略玻色子间的自相互作用。从均匀数密度和零速度场出发，我们在量子与经典场论中确定了线性区中的密度扰动。我们发现，若所有玻色子仅占据单一单粒子态且自相互作用不存在，则经典与量子演化在线性区中相同。若占据多于一个单粒子态，量子演化中的密度扰动会在取决于系统参数的某一时刻后偏离经典预言。