暗物质的引力退相干

退相干描述量子子系统动态丧失其量子特性的趋势。当感兴趣的量子子系统与环境相互作用并纠缠、随后对环境求迹时，就会发生退相干。对普通宏观系统，电磁及其他相互作用导致快速退相干。然而，暗物质 (DM) 因其与环境弱耦合（尤其若仅通过引力相互作用）可能独特地具备自然保持 prolonged 宏观量子性质的可能。本工作中，我们计算星系中轻暗物质退相干率，其中局域密度在质量、大小与位置上处于量子叠加态。退相干通过暗物质过密度与其环境（由普通物质提供）的引力相互作用发生。我们聚焦于较稳健的构型：涉及过密度继以欠密度、无单极矩的暗物质扰动，从而仅在较近距离可观测。我们使用非相对论散射理论及由过密度产生的牛顿势，确定探测粒子如何散射并随之纠缠。作为应用，我们考虑轻标量暗物质，包括轴子。在星系晕中，我们使用弥漫氢作为环境；近地处，我们使用空气作为环境。对于大小为典型暗物质德布罗意波长的过密度，我们发现晕中退相干率在 DM 质量 $m_a \lesssim 5 \times 10^{-7}$eV 时高于当前哈勃率，而在地面实验中对于 $m_a \lesssim 10^{-6}$eV 高于经典场相干率。当态展宽发生时，如我们所量化，速率可变得更快。此外，我们确定暗物质 BEC 退相干极快，因而非常适于用经典场论描述。