复自相互作用标量场作为暗物质的可行性

我们研究了一个具有自相互作用势 $V = m^\chi_0/2 \, |\chi|^2 + h \, |\chi|^4$ 的复标量场 $\chi$ 作为暗物质的可行性。该标量场在再加热过程中通过暴胀子场的衰变产生，随后由于自相互作用，$\chi$ 粒子形成玻色-爱因斯坦凝聚体。该凝聚体在此模型中代表暗物质。我们分析了该模型的宇宙学演化，强调了由于自相互作用的存在，模型自然地允许暗物质在晚期主导，从而避免了早期标量场能量密度的精细调节。最后，我们给出了当前暗物质晕大小的下限，并证明我们的模型与大于 $0.1 \, Kpc$ 的暗物质晕以及大爆炸核合成和宇宙微波背景对额外中微子有效数 $\Delta_\nu^{eff}$ 的约束兼容。因此，该模型是可行的，并且对于 $h\simeq 10^{-4}-10^{-12}$，从辐射-物质等值时期至今，暗物质粒子的质量 $m^\chi \simeq m^{\chi}_0 \simeq 1-10^{-2} \, eV$，但在温度 $T_\gamma \gg 10 \, eV$（$T_\gamma$ 为光子温度）时，由于自耦合 $h$ 引起的对 $m^\chi_0$ 的热修正是主导的。