論文の概要: Axionlike Dark Matter Model Involving Two-Phase Structure and
Two-Particle Composites (Dimers)
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.03290v2
- Date: Thu, 30 Nov 2023 17:22:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-15 16:49:19.364022
- Title: Axionlike Dark Matter Model Involving Two-Phase Structure and
Two-Particle Composites (Dimers)
- Title（参考訳）: 二相構造と二粒子複合材料(ダイマー)を含む軸状暗黒物質モデル
- Authors: A. M. Gavrilik, A. V. Nazarenko
- Abstract要約: 我々は、超軽量ボソンの軸状自己相互作用が、(ドワーフ)銀河のDMハローコアに希薄で密度の高い位相の存在を保証していると論じる。
正エネルギーが低く、寿命が有限の2粒子複合体を作製するため、開水路から閉水路への対の1つの自由粒子の共振遷移に訴える。
フェシュバッハ共鳴の概念を用いて、2チャネル量子力学の問題は、外部の影響が小さい場合に解決される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Within the self-gravitating Bose-Einstein condensate (BEC) model of dark
matter (DM), we argue that the axionlike self-interaction of ultralight bosons
ensures the existence of both rarefied and dense phases in the DM halo core of
(dwarf) galaxies. In fact, this stems from two independent solutions of the
Gross-Pitaevskii equation corresponding to the same model parameters. For a
small number of particles, this structure disappears along with the
gravitational interaction, and the Gross-Pitaevskii equation reduces to the
stationary sine-Gordon equation, the one-dimensional antikink solution of which
mimics a single-phase DM radial distribution in the halo core. Quantum
mechanically, this solution corresponds to a zero-energy bound state of two
particles in a closed scattering channel formed by the domain-wall potential
with a finite asymptotics. To produce a two-particle composite with low
positive energy and a finite lifetime, we appeal to the resonant transition of
one asymptotically free particle of a pair from an open channel (with a model
scattering potential) to the closed channel. Using the Feshbach resonance
concept, the problem of two-channel quantum mechanics is solved in the presence
of a small external influence which couples the two channels, and an analytical
solution is obtained in the first approximation. Analyzing the dependence of
scattering data on interaction parameters, we reveal a long-lived two-particle
composite (dimer) possessing a lifetime of millions of years. This result is
rather surprising and supposes important implications of dimers' being involved
in forming large DM structures. It is shown that the dimers' appearance is
related with the regime of infinite scattering length due to resonance. The
revealed dependence of the DM scattering length $a$ on the parameters of
interactions can theoretically justify variation of $a$ in the DM dominated
galaxies.
- Abstract（参考訳）: 暗黒物質(DM)の自己重力型ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)モデルの中では、超軽量ボソンの軸状自己相互作用は、(ドワーフ)銀河のDMハロー核に希薄相と密度相の両方が存在することを保証している。
実際、これは同じモデルパラメータに対応するグロス・ピタエフスキー方程式の2つの独立解に由来する。
少数の粒子では、この構造は重力相互作用とともに消失し、グロス=ピタエフスキー方程式はハロコアの単相DM半径分布を模倣する1次元のアンチキンク解である定常シネ=ゴルドン方程式に還元される。
量子力学的には、この解は有限漸近性を持つ磁壁ポテンシャルによって形成される閉散乱チャネル内の2つの粒子のゼロエネルギー結合状態に対応する。
低正のエネルギーと有限の寿命を持つ2粒子複合体を作成するため、開放チャネル(モデル散乱電位を持つ)から閉チャネルへのペアの漸近的に自由粒子の共鳴遷移に目を向ける。
フェシュバッハ共鳴の概念を用いて、2チャネルの量子力学の問題は、2つのチャネルを結合する小さな外部の影響の存在下で解決され、第1近似で解析解が得られる。
散乱データの相互作用パラメータ依存性を解析した結果,何百万年という長寿命の2粒子複合材料(dimer)が得られた。
この結果は意外な結果であり、ダイマーが大きなDM構造形成に関与していることの重要な意味を推測する。
ダイマーの外観は共鳴による無限散乱長の規則と関係があることが示されている。
相互作用のパラメータに対するDM散乱長$a$の明らかな依存は、DM支配銀河における$a$の変動を理論的に正当化することができる。
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