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Emergence of a dark force in corpuscular gravity

A unified description is proposed for the quantum state of the gravitational field of the Universe is proposed which accounts for dark energy and dark matter.
Schematic view of the DEC: R is the typical size of baryonic matter (galaxy), L is the size of the visible universe and LDM the scale of (apparent) DM

https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.97.044047

Autori DIFA / Enti presso DIFA: Roberto Casadio, Andrea Giusti

 

We investigate the emergent laws of gravity when dark energy and the de Sitter space-time are modeled as a critical Bose-Einstein condensate of a large number of soft gravitons NG. We argue that this scenario requires the presence of various regimes of gravity in which NG scales in different ways. Moreover, the local gravitational interaction affecting baryonic matter can be naturally described in terms of gravitons pulled out from this dark energy condensate (DEC). We then explain the additional component of the acceleration at galactic scales, commonly attributed to dark matter, as the reaction of the DEC to the presence of baryonic matter. This additional dark force is also associated to gravitons pulled out from the DEC and correctly reproduces the modified Newtonian dynamics (MOND) acceleration. It also allows for an effective description in terms of general relativity sourced by an anisotropic fluid. We finally calculate the mass ratio between the contribution of the apparent dark matter and the baryonic matter in a region of size r at galactic scales and show that it is consistent with the ΛCDM predictions.

Forza oscura emergente nella gravità corpuscolare

Si propone una descrizione dello stato quantistico del campo gravitazionale del nostro universo in grado di riprodurre gli effetti di energia oscura e materia oscura

Si studiano le leggi della gravitazione emergenti dal descrivere l’energia oscura e lo spazio-tempo di de Sitter come un condensato di Bose-Einstein al punto critico di un grande numero NG di gravitoni soffici. Se ne deduce che questo scenario richiede la presenza di diversi regimi gravitazionali in cui NG scala in modi differenti. Inoltre, l’interazione gravitazionale locale agente sulla materia barionica può essere descritta in maniera naturale in termini dei gravitoni spinti fuori da questo condensato di energia oscura (DEC). Quindi si spiega la componente aggiuntiva presente nell’accelerazione a scale galattiche, comunemente attribuita a materia oscura, come la reazione del DEC alla presenza di materia barionica. Anche questa forza oscura aggiuntiva è associata ai gravitoni spinti fuori dal DEC e riproduce correttamente l’accelerazione descritta dalla dinamica newtoniana modificata (MOND). Essa inoltre ammette una descrizione effettiva in termini di relatività generale con sorgente un fluido anisotropo. Infine, si calcola il rapporto tra la della materia oscura apparente e la massa barionica in una regione di dimensioni di scala galattica e si mostra che è in accordo con le predizioni del modello ΛCDM.