轻标量暗物质对等效原理的违背
广义相对论与量子宇宙学
2018-10-03 v3 高能物理 - 唯象学
原子物理
摘要
本文研究由轻标量暗物质(DM)模型引起的爱因斯坦等效原理违背的局部观测后果。我们聚焦于标量场与物质场标准模型线性或二次耦合的两种不同模型。对这两种情形，我们导出标量场的解。我们还从第一性原理推导了两类观测量的表达式：(i) 对自然常数敏感度不同的两个原子传感器的局部比较，以及 (ii) 两种不同成分检验质量之间的局部差分加速度。对于线性耦合，我们重新得到 DM 在两类观测量上引起的信号均为调和项与 Yukawa 项之和。而对于二次耦合，为两类观测量推导出的信号则是与时间无关项及调和振荡之和，其振幅均依赖于位置。这种行为是新的，可使空间实验比地面实验更灵敏。此外，观测量呈现出一些有趣的非线性行为，它们源于标量场的放大或屏蔽，取决于理论参数以及引力场源的紧致度。最后，我们利用现有的频率比较以及地面(扭秤)或空间(MICROSCOPE 任务)的自由落体普适性检验，推断 DM 耦合参数的各种限制。我们表明在二次情形中，所谓的自然参数仍被观测所允许。
引用
@article{arxiv.1807.04512,
title = {Violation of the equivalence principle from light scalar dark matter},
author = {A. Hees and O. Minazzoli and E. Savalle and Y. V. Stadnik and P. Wolf},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.04512},
year = {2018}
}
备注
19 pages, 4 figures, version accepted for publication in Phys. Rev. D (references updated)