关于 Gross-Pitaevskii 理论中的粒子散射及其对暗物质晕的启示
星系天体物理
2023-05-29 v2 宇宙学与河外天体物理
量子气体
摘要
玻色-爱因斯坦凝聚暗物质（BEC-DM），亦称标量场暗物质（SFDM），已成为标准无碰撞冷暗物质（CDM）模型的一种流行替代方案，因其长期被认为有潜力解决 CDM 的小尺度危机。由 BEC-DM 构成的晕已使用耦合泊松方程的 Gross-Pitaevskii（GP）方程建模，即所谓的 GPP 运动方程。这些方程基于基本的微观物理条件，这些条件须首先被满足方能使方程有效，涉及 DM 气体的稀薄性以及粒子散射模型的性质。我们利用这些条件推导其对 BEC-DM 参数（双粒子自相互作用耦合强度 与粒子质量 ）的启示。我们将推导出的界限与由晕中心核的位力平衡假设所得的约束进行比较，推导出连接 与 的关系。我们发现，对于感兴趣的 BEC-DM 粒子质量，若此类模型也服从位力条件（其结果为最强约束），则 GPP 条件被极大满足。我们还基于 GPP 的散射模型推导了 BEC-DM 晕中（每粒子质量）弹性散射截面的启示，发现根据自相互作用机制不同，可能取值的范围极广。我们将结果与近期预测 BEC-DM 晕亚千秒差距核大小的文献相联系。
引用
@article{arxiv.2212.05812,
title = {On particle scattering in Gross-Pitaevskii theory and implications for dark matter halos},
author = {Tanja Rindler-Daller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.05812},
year = {2023}
}
备注
24 pages; 3 figures; revised version which includes more explanations and references and an expanded Figure 1