超轻暗物质晕中的漩涡可以揭示宇宙结构的新线索

暗物质的本质仍然是宇宙学中最大的谜团之一。在非碰撞冷暗物质 (CDM) 的标准框架内,考虑了各种模型:WIMP(弱相互作用大质量粒子,质量约为 100 GeV/c2)、原初黑洞和超轻轴子样粒子(质量为 10-22 至 1 eV/c2)。在后一种情况下,暗物质的行为就像薛定谔方程描述的波,而不是点粒子的集合。这会在小尺度上产生特定的行为,同时在大尺度上遵循标准动态(CDM)。

来源:英国物理学家网首页
系统的赤道剖面。左:暗物质密度(漩涡网络对应于核心中低密度白点的网络)。中心:底层波函数的相位,核心中的恒星结构与涡旋网络相关。右:核心内涡流的圆周运动。

暗物质的本质仍然是宇宙学中最大的谜团之一。在非碰撞冷暗物质 (CDM) 的标准框架内,考虑了各种模型:WIMP(弱相互作用大质量粒子,质量约为 100 GeV/c2)、原初黑洞和超轻轴子样粒子(质量为 10-22 至 1 eV/c2)。在后一种情况下,暗物质的行为就像薛定谔方程描述的波,而不是点粒子的集合。这会在小尺度上产生特定的行为,同时在大尺度上遵循标准动态(CDM)。

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理论物理研究所的研究人员 Philippe Brax 和 Patrick Valageas 研究了具有排斥自相互作用的超轻冷暗物质模型,其动力学由薛定谔方程的非线性变体(称为 Gross-Pitaevskii 方程)来描述,该方程也出现在超流体和玻色-爱因斯坦凝聚体的物理学中。在他们的工作中,作者跟踪了旋转超轻暗物质光环内特殊结构的形成和动力学,这些结构被称为“涡流”(漩涡)和“孤子”(处于流体静力平衡的核心)。

论文发表在《Physical Review D》杂志上。

已发布 物理回顾 D

与实验室研究的超流体一样,在这些模型中,暗物质核心由“无旋”流体方程描述。然后,系统只能通过奇点(即“涡流”(漩涡))的出现来维持整体旋转。

暗物质晕 离心力 漩涡 暗物质 更多信息: DOI:10.1103/s91m-pldz DOI:10.1103/physrevd.111.103527 期刊信息: