如何从第一性原理为冷暗物质产生显著有效温度

我展示了如何从第一性原理出发，将速度弥散重新引入宇宙结构形成的微扰论计算中，即如何超越无压流体近似。这解决了在弱非线性尺度上使用微扰论计算成团时可能存在的缺陷，而该尺度对于探测暗能量至关重要。具体而言，我展示了如何推导出暗物质粒子（初始极小的）速度弥散 <δv^2> 的不可忽略值，其中 δv 是粒子速度相对于局部整体流的偏差。该计算本质上是将均匀（零阶）弥散通过初始功率谱的一阶涨落进行重整化。对于谱指数 n>-3 的幂律功率谱，小尺度涨落发散，可以从任意小的初始值产生显著的弥散——弥散水平由涨落产生更多弥散与弥散抑制涨落之间的平衡决定。对于归一化到当前非线性尺度的 n=-1.4 幂律，弥散约为 100 km/s。该 n 值大致对应于真实 ΛCDM 宇宙中非线性尺度上的斜率，但 ΛCDM 包含的初始小尺度功率要少得多——不足以在线性理论中将微小的初始弥散提升到显著值（从非常宽泛的角度看，尽管有通常的“层级”描述，结构形成实际上发生得相当突然和近期）。下一阶微扰论计算（我仅进行了数量级估计）应能驱动弥散上升至与增长结构相平衡，从而解释最近在模拟中观察到的小弥散效应。