利用$k$-essence宇宙学实现暗物质与暗能量间的相互作用

在本文中，我们利用$k$-essence标量场的动力学来实现宇宙暗成分之间的相互作用，从而导致与宇宙演化晚期阶段观测特征一致的演化。对应于$k$-essence拉格朗日量$L=V(\phi)F(X)$（其中$X=\frac{1}{2}g^{\mu\nu}\nabla_\mu\phi \nabla_\nu\phi$）的应力能量张量被证明等价于具有两个具有相同状态方程的组分的理想流体。其中一个组分的应力能量张量可由形式为$L_1=V_0F(X)$（$V_0$为常数）的常势$k$-essence拉格朗日量生成，而另一个的应力能量张量由另一形式为$L_2=V_1(\phi)F(X)$且$V=V_0 + V_1(\phi)$的拉格朗日量生成。我们已经表明，由单个标量场$\phi$驱动的$k$-essence拉格朗日量$L= V(\phi)F(X)$所描述的暗物质与暗能量的统一动力学，可以从两个假想流体组分‘1’和‘2’之间的扩散相互作用的角度来审视，这两个组分的应力能量张量分别等价于拉格朗日量$L_1$和$L_2$的应力能量张量。流体组分之间的能量转移由函数$V(\phi)$、$F(X)$及其导数决定。这种实现被证明与超新星Ia数据一致，并对$k$-essence势$V(\phi)$的时间行为施加了某些约束。我们描述了一种获得此类约束的方法论。