轴子暗物质的非线性流体力学：相对速度效应与“量子力”
宇宙学与河外天体物理
2015-06-18 v3 高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
以简单的方式推导了非相对论 Madelung-Schr"{o}dinger 形式下轴子/标量场暗物质（DM）的非线性流体力学方程，其中包括宇宙膨胀和 Hubble 阻力的效应。利用流体力学方程研究了轴子暗物质与重子之间的相对速度，并推导了移动背景微扰理论（MBPT）。质量足以构成全部暗物质的轴子不会影响相对速度的相干长度，但 MBPT 方程因包含轴子有效声速而得到修正。这些 MBPT 方程对于准确模拟轴子暗物质对首批宇宙结构形成的影响是必要的，并表明 21cm 功率谱有望将轴子质量的约束比当前最佳约束提高多达四个数量级。这些结果的进一步应用是利用“量子力”类比，在轴子暗物质的平滑粒子流体力学模型中对标量场梯度能量进行建模。此类模型可以处理非线性区域的轴子暗物质，并可纳入现有的 N-body 代码中。
引用
@article{arxiv.1504.00308,
title = {Non-linear hydrodynamics of axion dark matter: relative velocity effects and "quantum forces"},
author = {David J. E. Marsh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.00308},
year = {2015}
}
备注
8 pages, 3 figures. v2: longer discussion of SPH smoothing. v3: some discussion added, published in PRD