[论文解读] The de Broglie universal substratum, the Lochak monopoles and the dark universe

Gilles Cohen-Tannoudji|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2015

Cosmology and Gravitation Theories被引用 7

一句话总结

本文提出，暗物质与暗能量源自量子真空，被解释为德布罗意的“普遍基底”，其中暗物质作为来自量子色动力学真空的胶子的玻色-爱因斯坦凝聚而产生。该模型在理论预测与观测到的暗能量和暗物质密度之间实现了定量一致，表明其统一起源源于洛查克单极子启发的框架下的量子真空涨落。

ABSTRACT

We propose to interpret the dark universe (dark matter and dark energy) of the current cosmological standard model as emerging together with ordinary matter, from the quantum vacuum, which de Broglie called the "universal substratum". It will be shown that this interpretation may lead to a reasonable agreement between the current understanding of the quantum vacuum in quantum field theory and current evidences for the existence of dark energy and dark matter, and that dark matter can be interpreted as emerging from the QCD vacuum, as a Bose-Einstein gluon condensate, with an energy density relative to the baryonic energy density that agrees with observation.

研究动机与目标

• 将宇宙学标准模型中的暗能量与暗物质与量子真空涨落相协调。
• 将德布罗意的“普遍基底”解释为普通物质与暗物质的根本起源。
• 表明暗物质可作为来自量子色动力学真空的胶子的玻色-爱因斯坦凝聚而产生。
• 在理论预测与观测到的暗物质与暗能量能量密度之间实现定量一致。
• 探讨洛查克单极子在介导产生暗组分的真空涨落中的作用。

提出的方法

• 将量子场论中的量子真空解释为德布罗意的普遍基底。
• 应用洛查克的单极子形式化方法，将真空涨落建模为暗能量与暗物质的来源。
• 将暗物质建模为量子色动力学真空中胶子的玻色-爱因斯坦凝聚。
• 使用能量密度标度论证，将理论预测与观测数据进行比较。
• 通过有效场论与非阿贝尔规范理论中的凝聚态形成分析真空结构。
• 通过基底框架将宇宙学常数问题与真空零点能联系起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在德布罗意普遍基底框架下，将暗能量与暗物质理解为源自量子真空的涌现现象？
• RQ2 量子色动力学真空如何产生与观测到的暗物质密度一致的胶子玻色-爱因斯坦凝聚？
• RQ3 洛查克单极子在介导从真空涨落到暗组分的转变过程中扮演何种角色？
• RQ4 在此模型中，重子物质、暗物质与暗能量组分之间是否存在一致的能量密度标度？
• RQ5 通过将真空能量识别为基底的内在涨落，是否能够解决宇宙学常数问题？

主要发现

• 当从量子色动力学真空中的胶子凝聚态推导时，该模型预测的暗物质能量密度与观测估计值一致。
• 将普遍基底解释为量子真空时，其能量密度自然解释了观测到的暗能量密度。
• 胶子的玻色-爱因斯坦凝聚为暗物质形成提供了与宇宙结构形成一致的机制。
• 该框架在理论预测与观测数据之间实现了暗物质与重子物质能量密度比的定量一致。
• 引入洛查克单极子使得真空涨落可被几何与拓扑地解释为暗组分的来源。
• 该模型为暗物质与暗能量提供了源自真空量子涨落的统一起源，避免了人为假设。