暗物质超流理论

我们提出了一种新的暗物质（DM）超流理论，该理论在宇宙学尺度上匹配了 LambdaCDM 模型的成功，同时在星系尺度上再现了修正牛顿动力学（MOND）唯象论。DM 和 MOND 分量具有共同起源，代表单一底层物质的不同相。DM 由质量为 eV 量级且具有强自相互作用的类轴子粒子组成。凝聚体具有多方状态方程 P~rho^3，在星系内部产生超流体核心。DM 超流体并非表现为单个无碰撞粒子，而是更恰当地被描述为集体激发。特别是，超流体声子被假设受类 MOND 有效作用量支配，并在重子物质粒子之间传递 MOND 加速度。我们的框架自然地区分了星系（MOND 成功之处）和星系团（MOND 不成功之处）：由于星系团中较高的速度弥散及相应较高的温度，星系团中的 DM 要么处于超流体与正常相的混合态，要么完全处于正常相。超流体丰富且被充分研究的物理导致了若干观测特征：星系中低密度涡旋阵列；依赖于下落速度与声子声速之比的并合动力学；子弹状星系团并合中对应于超流体与正常组分的截然不同的质量峰；超临界并合中的干涉图样。值得注意的是，超流体声子有效理论与幺正 Fermi 气体的理论惊人地相似，后者近年来在冷原子领域引起了极大的轰动。DM 超流的临界温度为 mK 量级，与已知的冷原子玻色-爱因斯坦凝聚体相当。