A Dark Matter Superfluid
在这次演讲中，我们提出了一个新的框架，统一了MOND在星系尺度上的惊人成功与宇宙尺度上的LambdaCDM模型的胜利。这是通过丰富和研究充分的超流物理学实现的。暗物质和MOND成分有一个共同的起源，代表着同一种底层物质的不同相态。在星系中，暗物质热化并凝结形成超流体相。超流声子耦合到重子物质粒子并介导MOND类力。我们的框架很自然地区分了星系（MOND成功的地方）和星系团（MOND不成功的地方）：星系团中的暗物质具有更高的温度，因此处于超流和正常相的混合物中。超流物理学的丰富和充分的研究导致了一些惊人的观测签名，我们简要讨论。值得注意的是，暗物质超流体的临界温度和状态方程与已知的冷原子系统相似。确定一个精确的冷原子类似物将提供重要的见解的微观物理相互作用的DM超流性。诱人的是，它可能开启在实验室实验中模拟星系性质和动力学的可能性。
2015-07-10 astro-ph.CO cond-mat.other gr-qc
The Equation of State of Dark Matter Superfluids
推导了具有两体和三体接触相互作用的暗物质超流体的有限温度状态方程。后一种情况与最近提出的暗物质超流模型有关，该模型将暗物质的无碰撞方面与修正牛顿动力学在拟合星系旋转曲线方面的经验成功统一起来。计算采用自洽平均场近似。它依赖于Hartree-Fock-Bogoliubov近似，并遵循Yukalov-Yukalova建议，以规避著名的Hohenberg-Martin困境。得到的状态方程与无隙谱一致，同时满足凝聚波函数的运动方程。作为一个应用，我们推导了暗物质超流体的有限温度密度分布，假设球对称和均匀的温度。密度分布由一个几乎均匀的超流体核心组成，周围是正常粒子的等温“大气”，在临界密度下发生转变。
2018-09-21 astro-ph.CO cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Superfluid Dark Matter around Black Holes
本文计算星系中心超大质量黑洞周围的超流体暗物质密度分布，揭示其随状态方程变化的不同幂律行为，并提出据此区分无碰撞暗物质。
2023-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Dark Matter Superfluidity
在这次演讲中，我总结了一个新的框架，统一了星系尺度上的MOND的惊人成功与宇宙尺度上的$Λ$ CDM模型的胜利。这是通过丰富和研究充分的超流物理学实现的。暗物质和MOND成分有一个共同的起源，代表着同一种底层物质的不同相态。在星系中，暗物质热化并凝结形成超流体相。超流声子耦合到重子物质粒子并介导MOND类力。这个框架自然地区分了星系（MOND成功的地方）和星系团（MOND不成功的地方）：星系团中的暗物质具有更高的温度，因此处于超流和正常相的混合物中。超流物理学的丰富和充分的研究导致了一些惊人的观测签名，我们简要讨论。值得注意的是，暗物质超流体的临界温度和状态方程与已知的冷原子系统相似。确定一个精确的冷原子类似物将提供重要的见解的微观物理相互作用的DM超流性。诱人的是，它可能开启在实验室实验中模拟星系性质和动力学的可能性。
2016-05-26 astro-ph.CO
Chiral Gravitational Waves and Baryon Superfluid Dark Matter
利用手征规范理论的引力反常，我们发展了一个包含强相互作用暗夸克的暗生和重子生的统一模型。在这些模型中，可见重子和暗重子的不对称性都是由手征原初引力波引起的引力异常产生的。我们给出了一个含有两个无质量夸克的SU（2）规范理论的具体模型。在这个模型中，暗夸克凝聚并形成一个暗重子荷超流体（DBS），其中希格斯模充当冷暗物质。我们阐明了这种暗物质的基本特征，并讨论了其唯象前景。
2018-10-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Classical and Loop Quantum Cosmology Phase Space of Interacting Dark Energy and Superfluid Dark Matter
本文详细研究了由两种耦合流体组成的宇宙学系统的相空间，即暗能量流体与超流暗物质流体的耦合。假设暗物质流体具有超流状态方程，因此它不是无压的，我们的目标是找到这种非平凡状态方程对耦合系统相空间的影响。我们将使用两个理论背景，即经典宇宙学和圈量子宇宙学。在经典的情况下，我们研究了不动点的存在性和稳定性，正如我们将要展示的，没有德西特不动点发生，但是物质和辐射支配不动点发生，这是双曲的和不稳定的。我们还表明，存在有限的初始条件，奇异的解决方案发生在相空间。关于圈量子宇宙学的情况下，我们证明了稳定的德西特不动点存在，对于一些值的自由参数的理论，有趣的是，对于相同的值，奇异的解决方案对应的一般组的初始条件发生。据我们所知，这种特征在圈量子宇宙学框架中并不经常发生。我们还表明，非奇异的解决方案对应的一组一般的初始条件发生，但这些发生时，暗物质超流体具有负压，所以它是一个相当物理上没有吸引力的情况。
2019-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark matter superfluid and DBI dark energy
最近的研究表明，在不影响$Λ$冷暗物质模型在宇宙尺度上的成功的情况下，修正的牛顿动力学（MOND）可以被推导为星系尺度上类轴子暗物质凝聚成超流体时的涌现现象。本文提出了一种与物质分量共形耦合的Dirac Born Infeld（DBI）标量场。为了维持暗物质超流MOND现象在星系尺度上的成功，必须在星系尺度上屏蔽DBI标量引入的第五种力。事实证明，屏蔽效应自然地导致了一个长期存在的谜团的简单解释，即MOND临界加速度与现在的哈勃尺度一致。只要屏蔽的DBI标量在宇宙尺度上也起着暗能量的作用，这个星系符合问题就解决了。
2016-01-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the Detectability of Light Dark Matter with Superfluid Helium
我们表明，在超流氦的两个激发过程，结合灵敏度meV的能量沉积，可以探测暗物质下降到~keV温暖的暗物质质量极限。这个质量范围比在相同能量分辨率下用氦中的普通核反冲可以探测到的质量范围低三个数量级。对于比$\sim 100$ keV轻的暗物质，该过程的运动学要求两个非热激发具有几乎相等且相反的动量，潜在地提供了用于控制背景的内置重合机制。
2016-08-05 astro-ph.CO cond-mat.other hep-ph
Dark Disk Substructure and Superfluid Dark Matter
暗物质子结构具有区分大类暗物质模型的潜力。考虑到这一点，我们构建新的解决方案的运动方程的管理凝聚暗物质候选人，即轴子玻色-爱因斯坦凝聚体和超流体。这些解沿一个轴高度压缩，因此具有盘状几何形状。我们讨论了这些解的线性稳定性，考虑了作为大尺度暗盘或小尺度子结构的天体物理意义，并发现了强引力透镜的特征信号。这增加了越来越多的工作，表明暗物质亚结构的形态是暗物质性质的有力探针。
2019-09-04 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Another Path for the Emergence of Modified Galactic Dynamics from Dark Matter Superfluidity
在最近的工作中，我们提出了一个新的理论，暗物质（DM）超流相匹配的成功的LambdaCDM模型在宇宙尺度上，同时再现修改牛顿动力学（MOND）现象在星系尺度上。负责调节MONDian力定律的介质是耦合到普通（重子）物质的超流声子。在本文中，我们提出了另一种方式的MOND现象出现DM超流性。其中心思想是在超流有效理论中使用更高的梯度修正。这些次高阶项涉及引力势的梯度，因此有效地修正了引力定律。在这个过程中，我们发现了一个新的机制，产生非相对论MOND行动，从一个理论，是完全解析的所有字段变量。这个想法，灵感来自于量子机制，利用了离散对称的自发破缺。对于大的加速度，对称性是不破缺的，作用量减少到爱因斯坦引力。当加速度很小时，对称性自发破缺，作用量退化为MONDian引力。然而，从宇宙学的角度来看，宇宙总是处于爱因斯坦引力的恢复阶段。因此，密度微扰的膨胀历史和线性增长与λ CDM宇宙学是无法区分的。
2016-04-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dynamical friction in dark matter superfluids: The evolution of black hole binaries
本文研究含中心大质量黑洞暗物质尖峰的超流体核心中，圆轨道天体所受动力学摩擦及其导致的双星引力波相位偏移，发现该效应低于 LISA 探测阈值，可用于区分超流体与无碰撞暗物质模型。
2024-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Light Dark Matter and Superfluid He-4 from EFT
我们利用超流的有效场论研究了He-4探测器对亚GeV暗物质相互作用的响应。我们计算声子的寿命，这与已知的标准技术，从而提供了一个重要的检查有效场论。然后，我们研究的过程中发射的两个声子，并显示其速率比相空间的预期更抑制，这是一个后果的守恒的电流相关的超流对称性。
2019-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Thermalization, Fragmentation and Tidal Disruption: The Complex Galactic Dynamics of Dark Matter Superfluidity
本文研究自相互作用玻色子暗物质的超流体模型，发现暗物质晕热化凝聚后碎裂为超流体团块，但除中心孤子外均遭潮汐瓦解，从而解释了矮星系旋转曲线的多样性。
2022-12-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Superfluid dark stars
提出由相对论性暗玻色子构成的超流暗星模型，其性质简单依赖于玻色子质量与相互作用强度，并预言双星并合引力波信号可被地面干涉仪探测。
2024-07-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Superfluid dark matter flow around cosmic strings
本文研究宇宙弦穿过超流暗物质气体时对暗物质分布的影响，分析已凝聚与未凝聚两种情形下的激波和尾迹效应，并给出尾迹中形成玻色-爱因斯坦凝聚体所要求的暗物质粒子质量上限约为10 eV。
2023-08-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Growth of Linear Perturbations in a Universe with Superfluid Dark Matter
冷暗物质（LCDM）模型与大多数宇宙学观测结果一致，但在较小尺度（如星系）的观测数据中存在一些障碍。最近，Berezhiani和Khoury（2015）提出了一个新的理论，涉及超流暗物质与三个模型参数的相互作用，该理论非常准确地解释了星系动力学。本文研究了该模型在线性宇宙学扰动下的宇宙学行为。特别是，我们计算了解析和数值的物质线性增长因子，并获得了新的边界的模型参数是显着强于以前found.These新的约束来自于这样一个事实，即结构内的超流暗物质的框架增长速度比在LCDM，相当迅速时，DM重子相互作用很强。
2020-01-08 astro-ph.CO gr-qc
Dark Energy and Dark Matter unification via superfluid Chaplygin gas
建立了一个描述宇宙暗区的新模型。该模型涉及玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）作为暗能量（DE）和其上方的激发态作为暗物质（DM）。假设凝析油为负压流体，并采用Chaubergin状态方程将其转化为奇异流体。激发被描述为准粒子气体。它表明，该模型是不同意与目前的宇宙加速观测。该模型预言了在遥远的将来，有效宇宙学常数将增大，物质将完全消失。
2011-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Acausality in Superfluid Dark Matter and MOND-like Theories
人们对暗物质在星系尺度上表现出有趣行为的新模型很感兴趣。一个主要的动机是观察到的重子塔利-费舍尔关系，其中星系的质量随着旋转速度的四次幂而增加。标准的冷暗物质显然不能解释这种比例。这促使了暗物质模型的发展，这些模型表现出某种形式的所谓MONDian现象来解释这种星系尺度，同时也恢复了大尺度上冷暗物质的成功。一个很好的例子是所谓的超流暗物质模型，在这个模型中，一个复杂的玻色子场在星系尺度上经历了自发对称性破缺，进入了一个超流相，在低能有效理论中具有3/2的动力学标度，介导了一个长程MONDian力。在这项工作中，我们研究这些和其他相关模型的因果关系和局部性。我们表明，洛伦兹不变的超流模型的完成表现出高能量扰动，违反全球双曲性的运动方程在MOND制度，可以在相空间的其他部分超光速。我们还研究了一系列替代模型，发现它们也表现出非局部性的形式。
2021-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Core Fragmentation in Simplest Superfluid Dark Matter Scenario
我们在标量暗物质模型中研究了星系晕的结构，暗物质具有排斥的四次自相互作用，能够在高密度区域发生超流相变。我们表明，热化的核心是容易破碎成超流液滴由于牛仔裤不稳定性。此外，由于天体物理大小的核心可能只会产生时，大多数的粒子组成的晕驻留在一个高度简并的相空间，众所周知的约束暗物质自相互作用截面推断从碰撞的集群需要进行修订，占由于简并的相互作用速率的增强。因此，kpc大小的超流孤子的产生，在参数子空间符合子弹团的约束，要求暗物质粒子是超轻的。
2021-09-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Theory of Dark Matter Superfluidity
我们提出了一个新的理论暗物质（DM）超流相匹配的成功的LambdaCDM模型在宇宙尺度上，同时复制修改牛顿动力学（MOND）现象在星系尺度上。DM和MOND成分具有共同的来源，代表单一基础物质的不同阶段。DM由质量为eV量级的类轴子粒子和强自相互作用组成。凝聚体具有多方状态方程P~ ρ ^[3]，从而在星系中形成超流核。DM超流体不是表现为单个的无碰撞粒子，而是更恰当地描述为集体激发。特别是超流声子，被认为是由一个MOND类有效的作用和调解重子物质粒子之间的MOND加速度。我们的框架自然区分星系（MOND成功）和星系团（MOND不成功）：由于星系团中较高的速度色散，以及相应的较高温度，星系团中的DM要么处于超流和正常相的混合物中，要么完全处于正常相。超流物理学的丰富和充分研究导致了许多观测特征：星系中的低密度涡旋阵列，取决于下落速度与声子声速的合并动力学;子弹状星系团合并中的明显质量峰值，对应于超流和正常成分;超临界合并中的干涉图案。值得注意的是，超流声子有效理论与酉费米气体的理论惊人地相似，后者近年来在冷原子界引起了很大的兴趣。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。
2016-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Directional detection of light dark matter from three-phonon events in superfluid $^4$He
本文分析了超流$^4$ He探测光暗物质的一个新特征：三声子发射。我们表明，在一个区域的质量低于兆电子伏，这个过程的运动学可以提供一种方法来重建的暗物质相互作用顶点，同时提供背景拒绝通过符合要求和方向性。我们开发了所有必要的技术来处理这样一个可观察的，并计算相关的微分分布。
2021-03-23 astro-ph.CO cond-mat.other hep-ph
Galaxy Clusters in the Context of Superfluid Dark Matter
最近有人提出，通过假设暗物质是一种超流体，可以在小尺度上实现MOND效应，同时保持$Λ$ CDM在大尺度上的成功。在这里，我们的目标是提供超流暗物质的背景下的星系团的第一套球形模型。我们首先概述了超流核的理论结构和周围的“正常相”暗晕的准粒子在热平衡。后者应该包含星系团的最大部分。在这里，我们将SfDM转变设置在超流和正常相的密度和压力一致的半径处，忽略超流核中声子的影响。然后，我们将该理论应用于星系团的样本，并直接比较SFDM预测的质量分布数据。我们发现，超流公式可以再现X射线动力学质量分布的集群。然而，SfDM拟合显示出对中心区域的重力的轻微低估，这可能部分与我们忽略了这些区域中声子的影响有关。我们的结论是，这种超流体配方是成功的描述星系团，但需要进一步的工作，以确定是否参数的选择是一致的星系。我们的模型可以通过探索非球形和我们施加的SfDM过渡条件变得更加现实。
2017-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Energy and Neutrino Superfluids
我们证明了中微子质量、暗物质和暗能量可以在一个统一的框架下得到解释，假设一个新的不可见Born-Infeld场，我们称之为“非线性暗光子”，它经历meV尺度的动力学嬗变并与中微子耦合.暗能量的成因被动态地解释为暗光子凝聚的副产品，诱导裸露的无质量中微子获得meV量级的有效质量。考虑非线性暗光子导致非相对论中微子配对的通道，从而产生宇宙学超流态，这是令人着迷的。因此，轻中微子复合玻色子的外观被预测，提供了一个很好的冷暗物质候选人。特别是，如果我们的模型是由一个额外的全球轻子数$U_L(1)$对称性丰富，那么中微子对可以确定与复合马约伦场与有趣的现象学意义的无中微子双β衰变（$0νββ$）。我们的模型进行有趣的现象学的影响，因为暗能量，暗物质和中微子质量是随时间变化的动力学变量，作为非线性Born-Infeld相互作用项的结果。普朗克+SNe+BAO合作数据所产生的限制也进行了讨论。最后，我们的模型允许中微子质量的逆层次结构，有趣的影响JUNO实验。
2022-08-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Light Dark Matter in Superfluid Helium: Detection with Multi-excitation Production
我们深入研究了最近提出的利用超流氦直接探测亚MeV质量的暗物质。对于亚千电子伏的反冲能量，液氦中的核散射事件主要将能量沉积到长寿命的声子和旋子准粒子激发中。如果探测器的能量阈值能够降低到MeV量级，那么普通核反冲就可以达到~MeV量级的轻暗物质。另一方面，如果在暗物质相互作用中直接产生两个或多个准粒子激发，散射的运动学允许在相同的能量分辨率下对暗物质的灵敏度为~keV。我们提出了详细的理论框架来描述超流氦中的激发，用它来计算领先的暗物质散射相互作用的速率，其中离壳声子分裂成两个或更多的高动量激发。我们验证了我们的分析结果对超流氦的动态响应的测量和模拟。最后，我们应用这种形式主义的情况下，动力学混合的隐藏的光子在超流体中，无论有和没有外部电场催化的过程。
2016-11-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A Preference for Cold Dark Matter over Superfluid Dark Matter in Local Milky Way Data
在星系尺度上，暗物质和重子之间存在着许多众所周知的相关性。这些相关性基本上可以包含在观测到的和重子加速度之间的简单标度关系中，历史上称为质量离散加速度关系（MDAR）。这种关系的存在促使许多理论试图通过调用重子上的额外基本力来解释这种相关性。标准的传说是，一个理论，减少到星系尺度上的MDAR，但行为像冷暗物质（CDM）在更大的尺度上提供了一个非常适合的数据，因为CDM是可取的星系团和以上的规模。然而，这一说法应该根据最近的结果进行修改，这些结果表明，再现MDAR的基本力受到当地银河系动力学和5-18 kpc之间的旋转曲线数据的挑战。在这项研究中，我们以超流体暗物质为例来验证这一说法。我们发现，一个标准的CDM模型是首选的静态超流配置文件假设一个稳态的银河系磁盘和讨论的鲁棒性，这一结论的不平衡效应。这种偏好是由于超流体模型过度预测了垂直加速度，即使在复制银河系旋转曲线时也是如此。我们的结果建立了一个重要的标准，任何暗物质模型必须满足银河系内。
2023-01-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Effects of dark sectors' mutual interaction on the growth of structures
我们提出了一个一般的形式主义来研究暗能量扰动和暗扇区之间的相互作用时，暗物质扰动的增长。我们发现，结构的增长的动力学稳定性取决于暗扇区之间的耦合类型。通过采取适当的耦合保证结构的稳定增长，我们观察到暗扇区相互作用对暗物质微扰增长函数的影响超过了暗能量微扰的影响。由于相互作用的影响，生长指数可以在观测灵敏度范围内与没有相互作用的值不同，这为通过对大型结构生长的未来观测来揭示暗扇区之间的相互作用提供了可能性。
2009-07-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Statefinder analysis of the superfluid Chaplygin gas model
用状态发现者指数检验了描述宇宙暗区的超流Chaubergin气体（SCG）模型。该模型包括作为暗能量（DE）的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）和作为暗物质（DM）的其上的激发态。凝析油被假定为具有负压，并体现为一种奇异的流体与Chaubergin状态方程。激发形成超流体的正常成分。的statefinder图显示的SCG方案和其他模型与Chaobergin气体之间的歧视，并表示DM状态方程的显着效果和statefinder轨迹和当前statefinder位置的两个组件之间的间接相互作用。
2011-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Quantized Vortices in Superfluid Dark Matter
2015年，Berezhiani和Khoury提出了一个超流体暗物质（SFDM）模型，其中暗物质在星系尺度上凝聚并形成超流体。在超流态中，声子与重子相互作用，导致类似于修正牛顿动力学（MOND）的行为。如果我们假设DM凝聚体随星系一起旋转，那么如果旋转足够快，那么在整个超流成分中应该形成一个网格状的漩涡。我们的目标是研究周围的重子的涡旋的大小和影响，并进一步研究模型的参数空间。我们还寻找一个可能的涡解的拉格朗日SFDM理论。首先，我们采取一个简单的方法，并研究在恒定密度DM晕涡旋属性，应用知识，从凝聚态物理。然后，我们使用的零温度冷凝物的密度分布作为模板来改变DM粒子的质量和能量尺度，$Λ$，SFDM模型。此外，我们试图找到一个涡旋的解决方案的理论提取欧拉-拉格朗日方程的凝聚波函数的模量从完整的相对论SFDM拉格朗日。对于常密度方法，我们发现涡旋在毫米尺度上，并且由距离$\sim0.002\,\rm{AU}$分开。该模型的参数空间被发现是大量的和DM粒子质量的减少导致更大的旋涡具有更高的能量。然而，这里探索的参数组合都没有给出$Λ$的实际值和足够能量的涡旋，对整个星系产生观测影响。从模型的拉格朗日量中提取的涡旋方程是不稳定的，并且没有找到表现出涡旋解的标准性质的解。
2022-01-31 astro-ph.CO
Intrinsic Entropy Perturbations from the Dark Sector
完美的流体建模使用有效场论的方法，自然地给出了一个自洽的和明确的描述的内在的非绝热的压力变化的贡献。研究了暗区曲率扰动${\cal R}$的内禀熵扰动对超视界动力学的影响。由暗物质和暗能量组成的暗区被描述为单一的完美流体。研究了理想流体的非微扰涡动力学和温伯格定理的破坏。
2017-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Sub-MeV Dark Matter and the Goldstone Modes of Superfluid Helium
我们展示了如何相对论有效场论的超流相氦-4可以取代标准的方法来计算生产率的低动量激发由于与外部探头的相互作用。这是通过研究超流中轻暗物质粒子的散射问题，并与一些现有的结果进行比较。我们表明，发射率的两个声子，戈德斯通模式的有效理论，得到强烈抑制亚MeV的暗物质粒子由于两个不同的树级图之间的小交换动量的限制罚款取消。这种现象被认为是氦中的暗物质粒子所感受到的电势的特定选择的结果。如果这种电位发生变化，预测的速率可能会有几个数量级的变化。我们证明了总发射率的主要贡献是由声子。最后，我们分析了一个和两个声子发射的角分布，并讨论了如何可以用它们来测量假设的暗物质粒子击中氦靶的质量。
2019-12-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Gravitationally bound BCS state as dark matter
我们探讨了费米子暗物质经历BCS转变形成超流体的可能性。这需要费米子之间的相互作用，我们描述了一个可能的来源，这种相互作用引起的扭转。在局域密度近似下，我们用Bogoliubov-de Gennes形式描述引力费米子系统。我们求解泊松方程以及费米子的密度和能隙方程，以找到暗物质晕的自引力超流解。为了产生矮星系大小的晕，我们需要$\sim 200\mathrm{eV}$的粒子质量。我们发现一个最大的吸引力耦合强度之前，晕变得不稳定。如果暗物质晕确实有超流成分，这就增加了它们包含涡旋线的可能性。
2017-04-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Darkon fluid - a model for the dark sector of the Universe?
我们引入暗子作为伽利略无质量自引力流体的流体粒子。该流体表现出与$z=5/3$的各向异性缩放。最小引力耦合动态地产生任一符号的引力质量密度。因此，这种流体可以作为宇宙暗区的模型。它的宇宙学解给出了早期宇宙的减速阶段和晚期宇宙的加速阶段。定常流解是否会导致一个限制势，从而成为一个可能的晕模型？
2012-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational Production of a Conformal Dark Sector
与标准模型有纯引力耦合的暗区，通过引力子交换从SM等离子体中可替换地填充，自然提供DM候选者。我们研究的生产在相对论制度的黑暗部门是大约规模不变，提供一般的分析公式，仅依赖于中心荷的黑暗部门。然后，我们评估的相关性的相互作用，可以导致各种现象，包括热化，非微扰质量差距，平衡相变和自相残杀的黑暗部门。作为一个说明性的例子，我们认为在这个光暗胶球的情况下，并表明它是一个可行的DM候选人由于抑制引力的产生。我们继续将这些结果扩展到强耦合的CFTs和它们的全息图，在大N与黑暗的光子作为DM候选人。
2021-03-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Interactions in the dark sector of the Universe
宇宙暗区内部的相互作用影响着宇宙动力学。因此，宇宙的未来演化可能与$Λ$ CDM模型预测的不同。本文综述了近年来研究的几种暗物质与暗能量非引力耦合模型的主要特征。
2014-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Signatures and Detection Prospects for sub-GeV Dark Matter with Superfluid Helium
本研究探索超流氦用于亚GeV暗物质直接探测的可能，建立相关过程分析框架以确定准粒子通量，提出用NEMS振荡器等力敏器件探测的新方法并给出灵敏度预期。
2022-08-30 astro-ph.CO cond-mat.supr-con hep-ex
Phenomenological consequences of superfluid dark matter with baryon-phonon coupling
最近，一种新形式的暗物质被认为可以在星系中自然地再现米尔格罗姆定律的成功经验。候选的暗物质粒子是类轴子，质量为eV量级，具有强的自相互作用。它们在星系晕的中心区域被玻色-爱因斯坦凝聚成超流相。超流声子激发反过来耦合到重子，并介导额外的长程力。对于一个合适的超流体状态方程的选择，这个力可以模拟米尔格罗姆定律。在本文中，我们详细发展的一些主要的唯象后果，这样的形式主义，通过重新访问预期的暗物质晕配置文件中存在的扩展重子分布。特别是，我们展示了如何旋转曲线的高和低的表面亮度星系可以复制，在大规模的高表面亮度星系的大半径旋转曲线略有上升，从而微妙地不同Milgrom定律。最后，我们指出其他预期的差异与Milgrom定律，特别是在矮球状卫星星系，潮汐矮星系，和球状星团，其Milgromian或牛顿行为取决于相对于超流核心的主机星系的位置。我们也预期星系团内的超扩散星系的速度会略高于重子Tully-Fisher关系。最后，我们注意到，在这个框架中，光子和引力子遵循相同的测地线，和星系-星系透镜，探测更大的距离内的星系晕比旋转曲线，应该遵循的预测更接近标准的宇宙学模型比米尔格罗姆定律。
2017-11-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Supersymmetric Dark Matter Sectors
我们调查的暗物质部门的性质，超对称性是一个很好的对称性。在这种情况下，我们发现，稳定的暗物质候选人是可能的，即使在可见光区的R-宇称被打破。为了说明这个想法，我们调查一个简单的情况下，暗物质候选人是最轻的标量场在黑暗的部门，主要湮灭成两个sfermions时，这些渠道是可用的。我们研究了遗迹密度的约束和预测的暗物质探测实验。
2012-10-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dynamical friction in Bose-Einstein condensed self-interacting dark matter at finite temperatures, and the Fornax dwarf spheroidal
本工作的目的是更好地理解引力拖曳力，即动力学摩擦，作用于在有限温度下通过自相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体（也称为超流体）运动的大质量物体。这是相关的轻标量模型的暗物质与弱自相互作用，需要非零温度，或已被加热的星系内。我们推导出表达式的动态摩擦使用线性微扰理论，并比较这些数值模拟中，包括非线性效应。在检验了线性结果后，将其应用于天炉座矮球状星系及其两个引力束缚的球状星团。矮球状体非常适合于间接探测暗物质的性质，因此通过估计这些球状星团由于动力学摩擦而沉入其宿主晕的速率，我们推断出超流暗物质参数空间的限制。在有限温度的超流体的动力学摩擦的行为非常相似的零温度极限，即使当热的贡献很大。然而，当超流体流动的临界速度被包括在内时，摩擦力可以从零温度值过渡到常规流体中的值。增加扰动物体的质量会引起与降低临界速度时类似的转变。当应用到两个天炉座的球状星团，我们发现，在文献中的参数空间首选的零温度超流体产生的衰变时间与观察一致。然而，目前的工作表明，增加温度，预计将改变首选的参数空间，可能会导致非常小的衰变时间，因此提出了一个问题的有限温度超流体模型的暗物质。
2021-01-15 astro-ph.CO
Searching for low mass dark matter via phonon creation in superfluid 4He
我们考虑暗物质粒子从超流液体$^4$ He的散射，这已被提出作为其直接检测的目标。专注于暗物质质量低于1兆电子伏，我们证明了从求和规则参数的重要性，生产的能量为$ω\lesssim 1$兆电子伏的单声子。我们进一步证明了在低压下液态$^4$ He中声子的反常色散[即，$d^2ω(q)/dq^2>0$，其中$q$和$ω(q)$是声子动量和能量]具有重要的结果，即单个声子将在相对短的距离内衰减成以原始声子的方向为中心的较低能量声子簇。因此，在这一制度的实验挑战是检测一个淋浴的低能量声子，而不仅仅是一个单一的声子。从这种簇射中声子分布的额外信息可以增强对暗物质质量的测定。
2021-06-17 astro-ph.CO cond-mat.other cond-mat.supr-con
The imprint of the interaction between dark sectors in galaxy clusters
基于微扰理论，我们研究了坍缩系统中暗物质和暗能量相互作用时如何达到动力学平衡的动力学过程。我们发现暗扇区之间的相互作用不能保证暗能量完全与暗一起聚集，导致坍缩系统中的能量不守恒问题。此外，我们分析了暗能量的不均匀性如何影响集群丰度。结果表明，簇数计数可以提供暗扇区相互作用和暗能量不均匀性的特定签名。
2010-12-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Parametrizing superfluid dark matter with rational approximations
University of Salerno（萨莱诺大学）
研究空间调制的实标量背景对超流体暗物质中声子传播的影响，通过四极凝聚和耦合模型导出有效声速，发现调制可抑制声速至尘埃态。
2026-07-01 astro-ph.CO gr-qc
Dark Sector Physics at High-Intensity Experiments
暗物质是暗区的一部分吗？在标准模型（SM）力作用下的暗区中性的可能性为暗物质（DM）的存在提供了一个有吸引力的解释，并且是一个引人注目的新物理学方向，可以探索其本身，与中微子质量，层次问题和宇宙的物质-反物质不对称性等各种基本问题有关。由于暗扇区一般与普通物质弱耦合，并且它们可以自然地具有MeV到GeV的质量并尊重SM的对称性，因此它们只受到高能对撞机数据和精确原子测量的轻微限制。然而，即将到来的和拟议中的强度前沿实验将为暗区物理学提供一个前所未有的窗口，在2018年暗物质新倡议（DMNI）BRN报告中被列为优先研究方向。支持这一方案-以多目的实验中的暗区分析的形式，实现接受DMNI资金的强度前沿实验，扩大DMNI的支持，以探索DM的全部广度和可见的最终状态特征（特别是长寿命粒子）在BRN报告中呼吁，并支持一个强大的暗区理论的努力-将使全面探索低质量的热DM里程碑，并大大增强了强度前沿实验发现暗扇区粒子衰变回SM粒子的潜力。
2022-09-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Towards a Dark Sector Model from String Theory
提出了一种将统一的暗扇区模型嵌入到弦论中的方法，该方法具有以下特点：从Kalb-Ramond 2-form场下降的与模型无关的轴子被识别为暗物质场，而Kähler模场的实部--其中一个额外空间维度的“半径”--解释了暗能量。的期望值的介子场是稳定的一个gaugino凝聚机制。暗能量势对应于一个现实的低能量标度的结果，从一些温和的调整稳定的期望值的光子。由此产生的潜力再现了我们两人提出的一个以前的暗区模型。
2022-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Degeneracy between primordial non-Gaussianity and interaction in the dark sector
如果暗能量和暗物质通过能量和动量的交换相互作用，那么这可能会在大尺度上影响星系的功率谱。当这种情况发生时，它可能会通过尺度依赖的偏置与原始非高斯性的信号退化。我们考虑了一类相互作用的暗能量模型，并证明了在大尺度下，物质的过密度与尺度有关。我们估计的有效非高斯性所产生的大规模的影响，在黑暗的部门的相互作用。通过测量两个红移处的功率，可以从原始非高斯信号中分离出暗扇区相互作用信号。
2014-10-24 astro-ph.CO
Perspectives on the Dark Sector
我对暗物质、暗能量和宇宙结构的起源提出了一些新的观点。首先，我认为，为了理解后两个问题，一个需要超越一个标准的点粒子有效场论分析。接下来，我回顾了最近试图从杂合超弦理论构建统一暗扇区模型的工作。最后，我讨论了一项新的研究工作，即直接从超弦理论的非微扰定义中获得早期宇宙学。
2022-11-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Self-Interacting Superfluid Dark Matter Droplets
我们假设暗物质是一种非相对论性超轻标量粒子的宇宙学自引力玻色-爱因斯坦凝聚体，它们具有相互竞争的引力和排斥接触相互作用，并研究了这种模型的观测意义.该系统是不稳定的，以形成稳定的自约束结构，使能量泛函最小化。这些宇宙超流液滴是最小的引力束缚暗物质结构，具有普遍的质量分布和相应的普遍旋转曲线。假设一个层次结构的形成方案，颗粒状暗物质晕生长在这些原始静止液滴周围，该模型预测核心晕的旋转曲线，服从一个单一的通用方程在内部区域（$r \lesssim 1$ kpc）。一个同时适合选择的星系从被强烈的暗物质占主导地位的唯一标准，即使在最里面的区域内选择的数据库，表明观测数据是一致的玻色-爱因斯坦凝聚体的超轻标量粒子的质量$m \simeq 2.2 \times 10^{-22}$ eV c $^{-2}$和排斥性的自相互作用的散射长度$a_s \simeq 7.8 \times 10^{-77}$ m的特点。这种微小的自相互作用在宇宙学尺度上有着深远的影响。它们诱导了暗物质结构尺寸的自然最小尺度长度，使得所有核心的长度相似（$\sim 1$ kpc），并有助于降低它们的中心密度。
2022-11-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Comparable dark matter and baryon abundances with a heavy dark sector
我们提出了一个解释暗物质（DM）和重子的丰度相当的方案，没有任何相应的粒子质量的巧合。在这里，DM对应于隐藏的MSSM类暗扇区中的重“暗重子”，其中超对称性破缺尺度可以比可见扇区大几个数量级。在这两个扇区中，通过阿弗莱克-戴恩机制产生重子不对称性，较小的暗重子熵比部分补偿较大的暗重子质量，使两个扇区的密度相似。庞大的群众阶层也自然导致这些被隔离的部门不对称的再加热。此外，这种情况下预测不相关的DM和重子等曲率扰动。
2022-11-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Matter in Very Supersymmetric Dark Sectors
如果超对称性在任何尺度下都存在，不管它是否在弱尺度附近恢复，它都可能是暗区的一个很好的对称性，在其最低的费米子和玻色子之间强制简并。我们探讨这种情况下的早期宇宙和暗物质的影响，以及相应的签名。特别是，我们表明，在大部分的参数空间的共同衰变的暗物质的暗部门的热历史的结果。这意味着新的唯象签名，并提出了一种新的方法来发现高尺度超对称性。
2019-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Joint CMB and BBN Constraints on Light Dark Sectors with Dark Radiation
暗扇区为热产生亚GeV暗物质提供了一个令人信服的理论框架，并激发了一个广泛的新加速器和直接探测实验计划。我们证明了约束这样的黑暗部门使用测量的有效数的中微子物种，$N_\text{eff}$，从宇宙微波背景（CMB）和原始元素丰度从大爆炸核合成（BBN）。作为一个具体的例子，我们考虑一个任意自旋的暗物质粒子，它通过一个大质量的暗光子与标准模型相互作用，从而在暗区产生任意数量的光自由度。我们排除暗物质质量低于$\sim$ 4兆电子伏在95%的置信度为所有暗物质自旋和暗光子质量。这些界限保持不管额外的新的光，惰性自由度在黑暗的部门，和暗物质-电子散射截面许多数量级低于目前的实验限制。这些限制的强度只会随着未来的CMB实验而继续改善。
2022-08-18 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational wave as probe of superfluid dark matter
近年来，超流暗物质（SfDM）已成为突现修正牛顿动力学（MOND）的一个竞争模型：MOND现象是星系尺度下类轴子粒子凝聚成超流态时，声子在重子间介导的额外作用力的结果;在星系尺度之外，这些类轴子粒子的行为就像正常流体一样，没有重子之间声子介导的类MOND力，因此，SfDM也保持了$Λ$ CDM在宇宙学尺度上的通常成功。本文利用引力波（GWs）来探讨SfDM的相关参数空间。GWs通过玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）时，由于有效折射率的变化，GWs的传播速度会略微偏离光速，这取决于SfDM参数和GWs源的性质。我们发现，500米口径球面望远镜（FAST）、平方公里天线阵（SKA）和国际脉冲星定时天线阵（IPTA）是最有前途的SFDM相关参数空间GW探测手段。如果采用多信使方法，未来的天基GW探测器也能够探测SFDM。
2018-02-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fantasia of a Superfluid Universe -- In memory of Kerson Huang
本文介绍黄克孙的超流体宇宙理论，涵盖用渐近自由标量场驱动暴胀、量子湍流产生物质、暗能量与暗物质的超流体解释，以及量子涡旋性对多种天文现象的说明。
2016-11-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
HeLIOS: The Superfluid Helium Ultralight Dark Matter Detector
本文提出利用超流氦-4高Q声学模式与超导微波腔读出的HeLIOS桌面探测器，通过加压调谐频率拓展带宽，可在一小时积分内探测未约束的标量与矢量超轻暗物质参数空间。
2023-09-14 astro-ph.CO astro-ph.IM cond-mat.other
Dark Sector Tunneling Field Potentials for a Dark Big Bang
针对暗物质直接探测实验中WIMPs参数空间逼近中微子本底的现状，本研究围绕与可见区强退耦的暗区模型，确定了能实现Dark Big Bang且符合所有实验限制的隧穿势参数空间允许区域。
2024-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Turn up the volume: Listening to phase transitions in hot dark sectors
来自一阶相变的随机引力波（GW）背景是未来GW观测站的一个令人兴奋的目标，并可能使我们能够研究与标准模型耦合非常弱的暗扇区。在这项工作中，我们表明，对于温度大于SM热浴温度的热暗区，这种信号可能会显着增强。然而，在相变之后将熵从暗扇区转移到SM的需要可能导致GW信号的显著稀释。我们详细研究了这种稀释，包括在黑暗的部门（所谓的同类相食）的数量变化过程的影响，并表明，在大区域的参数空间的净增强仍然存在。我们将我们的研究结果应用到一个包含暗希格斯玻色子和暗光子的暗扇区的具体例子中，并为LISA和爱因斯坦望远镜找到了极好的探测前景。
2022-03-07 astro-ph.CO hep-ph
