令人厌恶的暗物质

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 这篇文章探讨了排斥性暗物质的概念及其对星系旋转的影响。
  • 它提出了一种理论模型,其中排斥性暗物质可能解释恒星的异常速度。
  • 文中涉及场方程和宇宙的特殊几何结构,以解释这些现象。

排斥性暗物质 排斥性暗物质(第2页)

** ** **图3 **:计算出的引力场 和仅由排斥性暗物质产生的旋转曲线。

...现在我们加入星系,它增强了引力场,主要是在中心附近,那里的压力力平衡了场。如图3所示,引力场具有一个限制性的z分量。这种现象可能解释了Bahcall([4]和[5])观察到的K型恒星异常大的z速度。应通过此方法进行完整而系统的研究。发现这些大速度后,Bahcall得出结论,认为星系盘中必须存在某种暗物质。根据我们的模型,这可能是由于周围排斥性暗物质的排斥效应:一种替代解释。

...一般来说,从观测数据出发,人们可以计算出“传统”暗物质在空间中的分布rdm(r,z)。同样,从相同的观测数据出发,可以通过上述方法构建相应的排斥性暗物质分布r*(r,z)。局部引力场的强度取决于所选的分布。在这里,我们使用了一组同心壳层,表示为一组具有相同偏心率的厚椭球体,但偏心率可能不同。任何类型的排斥性暗物质分布r*(r,z)都可以通过此方法处理。我们得到一个旋转曲线,对应于在z = 0平面上运行的气体,如图4所示,看起来很好。所显示的尺度对应于图1。

图4:圆周旋转速度曲线 对应于综合作用。

...排斥性暗物质环境起着“盒子”的作用。这个盒子越扁平,对z方向限制效应的影响就越强。使用所选参数,z方向限制使位于z = 0.2 dg(dg是星系的总体直径)的恒星速度增加了1.4倍。

...全局引力场(作用于排斥性暗物质)倾向于扩大洞。但它的压力梯度与其平衡:如果移除星系,排斥性暗物质将填满这个洞。排斥性暗物质的分布是基于经验建立的,通过多次试验和各种质量椭球体集。它可能成为进行完整3D数值模拟的起点,而目前的计算能力还无法实现。

3)几何框架。场方程。

...如前所述,如果排斥性暗物质的质量为负,它就会起作用。如果这种物质真的存在于我们的宇宙中,由于相应粒子的负能量,将会出现一些问题。通过赋予宇宙新的几何结构,可以避免这一困难。

...如先前论文([6]和[7])中所述,我们假设宇宙的几何结构对应于四维流形M4的双重覆盖。我们称这两个相邻的折叠为F和F*。M4是一组点。我们可以用任意坐标系{z i}来描述这些点。M和M是折叠F和F中的对应点,它们由相同的坐标集描述,因此通过这个对合映射连接。流形M4可以被视为“骨架流形”,因为我们用它来构建连接M和M的对合映射。我们将这些点称为相邻点。我们引入两个度规gg,并假设它们描述了两个折叠的几何结构。我们假设它们都是黎曼的,具有相同的符号(+ - - -)。两个折叠中的物理是相同的,狭义相对论在每个折叠中都成立。我们假设光在每个折叠中沿零测地线传播,但由于几何原因,光不能从一个折叠传到另一个折叠。

控制系统的耦合场方程是一自由选择。让我们取:

(3)

(4)

SS是两个由两个黎曼度规g和g构造的几何张量。它们的右边是描述能量-物质内容的张量之和。下标r表示辐射(和“暗辐射”),下标m表示物质(和排斥性暗物质)。

Tr:来自“正常光子”j的贡献,它们在折叠F中传播。倾向于在F和F*折叠中产生正曲率。

Tr:来自“暗光子”j的贡献,它们在折叠F中传播。倾向于在F和F折叠中产生正曲率。

Tm:来自“正常物质”的贡献,它们在折叠F中传播。倾向于在该折叠中产生正曲率,在F*折叠中产生负曲率(由于(3)中的负号)。

Tm:来自“排斥性暗物质”的贡献,它们在折叠F中传播。倾向于在该折叠中产生正曲率,在F折叠中产生负曲率(由于(4)中的负号)。

系统(3)+(4)意味着:

  • 当“正常光子”j被转换为物质和反物质时,它不会改变其在折叠F中的(正)曲率贡献。但该贡献在折叠F*中变为负。

  • 当“暗光子”j被转换为排斥性暗物质和反排斥性暗物质时,它不会改变其在折叠F中的(正)曲率贡献,但该贡献在折叠F中变为负。

  • 当粒子-反粒子对在折叠F中被转换为光子j时,它们的贡献在两个折叠中都变为正。

  • 当暗粒子-反暗粒子对被转换为暗光子j*时,它们的贡献在两个折叠中都变为正。

在这一点上,这种符号翻转是该模型的弱点。在下一篇文章中将给出对辐射时期的另一种描述,届时将避免这一困难。

...在经典广义相对论中,局部标量曲率可以是正的或零。在这种模型中,局部标量曲率可以是负的。当曲率为负时,在一个折叠中,它是“诱导曲率”,这是由于另一折叠相邻部分中物质的存在。如果R是折叠F中的局部标量曲率,R是折叠F中的局部标量曲率,我们简单地有R* = - R。

假设两个宇宙是各向同性和均匀的,它们的度规在球坐标系中为:

(5)

(6)

其中(u, q, j)是共同的空间标记,{k, k*}是曲率指标。我们在两个折叠中采用相同的光速c和宇宙时间t。

如标准模型一样,我们发现有两个阶段。在第一阶段,辐射占主导地位,方程简化为:

(7)

在这一辐射时期,我们假设R = R*,r = r*,p = p*。该解符合标准模型,对于零曲率指数,我们得到:

(8)

...在第二阶段,当两个宇宙冷却到一定程度(我们假设在两个折叠中同时发生解耦,尽管这可能不同,需要进一步研究),物质在两个折叠中占主导地位,系统变为:

(9)

(10)

我们得到以下四个微分方程的系统:

(11-a)

(11-b)

(11-c)

(11-d)