暗物质是否以与标准模型粒子相同的方式下落？基于宇宙学数据对欧拉方程的直接约束

由于暗物质粒子从未被直接探测到，我们并不了解它们的运动方式，特别是它们在引力势阱内部的下落方式。通常假设暗物质仅通过引力与自身以及标准模型粒子相互作用，因此其运动由欧拉方程决定。本文首次在宇宙尺度上检验这一假设，通过将星系速度测量值与引力势阱（即Weyl势）的测量值进行结合。我们发现当前数据在红移范围 $z\in [0.3,0.8]$ 内与欧拉方程一致，并对可能改变暗物质粒子下落方式的潜在第五力强度进行约束。我们发现，正向第五力不能超过引力相互作用强度的7%，而负向第五力受限于21%。随着 Vera C. Rubin 望远镜的Legacy空间探索计划（LSST）和Dark Energy Spectroscopic Instrument（DESI）等下一代观测survey的大幅提升，约束将达到2%水平。