Skalarfeld dunkle Materie - Scalar field dark matter
In der Astrophysik und Kosmologie ist das Skalarfeld Dunkle Materie ein klassisches, minimal gekoppeltes Skalarfeld, das postuliert wird, um die abgeleitete Dunkle Materie zu erklären .
Hintergrund
Das Universum kann sich beschleunigen, vielleicht angetrieben durch eine kosmologische Konstante oder ein anderes Feld mit weitreichenden „abstoßenden“ Effekten. Ein Modell muss die korrekte Form für das großräumige Clustering-Spektrum vorhersagen, kosmische Mikrowellen-Hintergrundanisotropien auf großen und mittleren Winkelskalen berücksichtigen und mit der aus Beobachtungen von Supernovae mit hoher Rotverschiebung erhaltenen Helligkeitsentfernungsbeziehung übereinstimmen . Die modellierte Entwicklung des Universums beinhaltet eine große Menge unbekannter Materie und Energie, um mit solchen Beobachtungen in Einklang zu stehen. Diese Energiedichte hat zwei Komponenten: kalte dunkle Materie und dunkle Energie . Jeder trägt zur Theorie der Entstehung von Galaxien und der Expansion des Universums bei. Das Universum muss eine kritische Dichte haben, eine Dichte, die nicht allein durch baryonische Materie (gewöhnliche Materie ) erklärt werden kann.
Skalarfeld
Die Dunkle Materie kann mit zwei angepassten Parametern, Masse und Selbstwechselwirkung, als Skalarfeld modelliert werden . In diesem Bild besteht die Dunkle Materie aus einem ultraleichten Teilchen mit einer Masse von ~10 −22 eV, wenn keine Eigeninteraktion stattfindet. Bei Selbstinteraktion ist ein breiterer Massenbereich zulässig. Die Positionsunsicherheit eines Teilchens ist größer als seine Compton-Wellenlänge (ein Teilchen mit einer Masse von 10 −22 eV hat eine Compton-Wellenlänge von 1,3 Lichtjahren ), und für einige vernünftige Schätzungen der Teilchenmasse und -dichte der Dunklen Materie macht es keinen Sinn, darüber zu sprechen über die Positionen und Impulse der einzelnen Teilchen. Ultraleichte dunkle Materie wäre eher eine Welle als ein Teilchen, und die galaktischen Halos sind riesige Systeme aus kondensierter Bose-Flüssigkeit , möglicherweise suprafluid . Die Dunkle Materie kann als Bose-Einstein-Kondensat der Ultraleichtquanten des Feldes und als Bosonsterne beschrieben werden. Die enorme Compton-Wellenlänge dieser Teilchen verhindert die Strukturbildung auf kleinen, subgalaktischen Skalen, was in traditionellen Modellen der kalten Dunklen Materie ein großes Problem darstellt. Der Zusammenbruch der anfänglichen Überdichten wird in den Referenzen untersucht.
Dieses Dunkle-Materie-Modell wird auch als BEC-Dunkle Materie oder Wave-Dark-Materie bezeichnet. Fuzzy Dark Matter und Ultralight Axion sind Beispiele für dunkle Materie im Skalarfeld.
Siehe auch
- Schwach wechselwirkende massive Teilchen – Hypothetische Teilchen, von denen angenommen wird, dass sie dunkle Materie bilden
- Minimales supersymmetrisches Standardmodell
- Neutralino – Neutraler Masseneigenzustand gebildet aus Superpartnern von Eich- und Higgs-Bosonen
- Axion – Hypothetisches Elementarteilchen
- Halo der Dunklen Materie – Eine theoretische Komponente einer Galaxie, die die galaktische Scheibe umhüllt und sich weit über den Rand der sichtbaren Galaxie hinaus erstreckt
- Leichte dunkle Materie – Dunkle Materie, die schwach wechselwirkende massive Teilchenkandidaten mit Massen von weniger als 1 GeV
- Heiße Dunkle Materie – Eine theoretische Form der Dunklen Materie, die aus Teilchen besteht, die sich mit ultrarelativistischen Geschwindigkeiten bewegen
- Warme Dunkle Materie – Vermutete Form der Dunklen Materie
- Fuzzy kalte dunkle Materie – Hypothetische Form der kalten dunklen Materie, die vorgeschlagen wird, um das Cuspy-Halo-Problem zu lösen