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耦合暗能量与暗物质的有效场论

宇宙学与河外天体物理 2026-02-24 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

我们构建了一种关于通过能量和动量传递相互作用的耦合暗能量(DE)和暗物质(DM)的有效场论(EFT)。在暗能量部门,我们利用具有宇宙学背景下优先时间方向存在的向量-张量理论的EFT。这一方案允许通过取特定弱耦合极限来容纳移向对称和非移向对称的标量-张量理论,分别是否满足一致性条件。我们将暗物质部门视为非相对论完美流体,可由三个标量场描述。通过选择单位规范,其中暗能量和暗物质部门的扰动被吞噬进度标, 我们纳入描述能量和动量传递的Leading阶导子,这些导子除去常规向量-张量和标量-张量理论以及非相对论完美流体中已有的导子外。我们以实际空间中标量扰动的二阶作用量为时-和尺度依赖的无量纲EFT参数表示,并通过考虑额外的物质(核子、辐射)来推导线性扰动运动方程。 在小尺度极限下,我们获得消除鬼象和拉普拉斯不稳定性的条件,并讨论这些条件如何受到暗能量-暗物质相互作用的影响。我们还通过对深处暗能量声学尺度内的扰动采用准静态近似,计算有效暗物质引力耦合 GeffG_{\rm eff},并指出动量和能量传递允许在低红移处实现 GeffG_{\rm eff} 小于无耦合情况的可能性。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.17293,
  title  = {Effective field theory of coupled dark energy and dark matter},
  author = {Katsuki Aoki and Jose Beltrán Jiménez and Masroor C. Pookkillath and Shinji Tsujikawa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.17293},
  year   = {2026}
}

备注

37+11 pages, 2 figures, uses revtex, matches with the published version