超轻暗物质
宇宙学与河外天体物理
2022-04-27 v2 星系天体物理
其他凝聚态物理
广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 理论
摘要
超轻暗物质（ULDM）是一类暗物质模型（DM），其中 DM 由质量范围在 的玻色子组成。鉴于其在星系尺度上形成玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）或超流体的有趣性质，这些模型在过去几年中备受关注。BEC 与超流动性是在宏观尺度上显现的最引人注目的量子力学现象之一，一旦凝聚，粒子表现为单一相干态，由凝聚体的波函数描述。其思想是凝聚发生在星系内部，而星系外部 DM 表现为普通的冷粒子 DM。这种在凝聚后于星系尺度上出现的 DM 波动性，可解决小尺度上 DM 行为的一些疑难，同时在大尺度上保持 LCDM 的成功。文献中有许多描述在星系中凝聚的 DM 成分的模型。本综述将描述这些模型，并根据其实现凝聚的不同方式对其进行分类。为此，我们回顾 BEC 与超流动性的现象，并将此知识应用于 DM 以解释其构造与现象学。我们描述这些模型旨在解决的小尺度挑战，以及 ULDM 如何缓解它们。这些模型呈现出丰富的现象学，表现为不同的天体物理后果。我们在此回顾用于约束这些模型的天体物理与宇宙学检验，以及有望在不同 regime 下检验这些模型的新观测与未来观测。最后，我们展示了作为该成分波动性后果的一些预言，如涡旋与干涉，它们可能成为寻找这类丰富而有趣的替代 DM 类的确凿证据。（删节版）
引用
@article{arxiv.2005.03254,
title = {Ultra-Light Dark Matter},
author = {Elisa G. M. Ferreira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.03254},
year = {2022}
}
备注
Invited review for The Astronomy and Astrophysics Review. Version accepted for publication. Comments are welcome