暗物質(zhì)與暗能量相互作用模型的研究與參數(shù)計(jì)算.pdf

1、自愛(ài)因斯坦提出含宇宙學(xué)常數(shù)的宇宙學(xué)模型后,宇宙學(xué)的問(wèn)題在國(guó)際上開(kāi)始受到廣泛關(guān)注。其中,隨著人類(lèi)觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,暗物質(zhì)與暗能量的問(wèn)題逐漸成為今天最熱的話(huà)題。為了解釋今天觀測(cè)到的宇宙正在加速膨脹的現(xiàn)象,通常認(rèn)為存在暗物質(zhì)與暗能量,對(duì)此有兩種觀點(diǎn)。
　　 第一種觀點(diǎn)認(rèn)為宇宙存在實(shí)體的暗物質(zhì)與暗能量,它們可以用流體或是場(chǎng)來(lái)描寫(xiě)。由于暗能量具有負(fù)壓強(qiáng),推動(dòng)宇宙加速膨脹。這種理論包括ACDM,ωCDM,Brans-Dicke,tachyon

2、模型等。在第一章,我們對(duì)全息暗能量模型進(jìn)行了研究。同時(shí)認(rèn)為,全息暗能量和暗物質(zhì)間存在著很小的相互作用。研究指出,在1σ的誤差范圍內(nèi),全息暗能量的狀態(tài)方程能從ω＞-1過(guò)渡到ω＜-1。擬合出的減速因子支持今天觀測(cè)到的宇宙正在加速膨脹的事實(shí)。而且通過(guò)對(duì)熵的計(jì)算,發(fā)現(xiàn)在暗物質(zhì)與暗能量間引入相互作用并不違反熱力學(xué)第二定律。在這項(xiàng)研究中相互作用強(qiáng)度的符號(hào)帶來(lái)了一些爭(zhēng)論。為此,第二章進(jìn)行了具體的研究。我們沒(méi)有具體選定暗能量模型,通過(guò)分析不同觀測(cè)數(shù)據(jù)間

3、的兼容性,發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)與暗能量間的相互作用是很小的正值。這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)解決巧合問(wèn)題很有利,同時(shí)也滿(mǎn)足熱力學(xué)第二定律。
　　 第二種觀點(diǎn)認(rèn)為是時(shí)空的幾何導(dǎo)致了加速膨脹。如果將暗能量看成是時(shí)空的幾何效應(yīng),就不再需要暗能量的存在,可以通過(guò)修改時(shí)空的結(jié)構(gòu)來(lái)解釋今天的觀測(cè)。F(R)引力為我們提供了一種可能的方式。在第三章中,我們分別對(duì)最簡(jiǎn)單的f(R)引力和物質(zhì)曲率相互耦合的f(R)模型進(jìn)行了研究。
　　 為對(duì)這些模型做出合理的判斷,采用

4、天文觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)這些模型進(jìn)行限制是十分必要的。
　　 我們主要利用了兩種類(lèi)型的數(shù)據(jù)。一種是基于宇宙膨脹歷史的數(shù)據(jù),諸如最新Ia類(lèi)型超新星的觀測(cè)數(shù)據(jù),由三年的Wilkinson微波各向異性觀測(cè)所獲得的宇宙微波背景的shift參數(shù),以及數(shù)字巡天觀測(cè)獲得的重子聲學(xué)振蕩測(cè)量,哈勃常數(shù)等;另一種是基于時(shí)間測(cè)量的數(shù)據(jù),如35個(gè)星系年齡的觀測(cè),以及星系團(tuán)的X射線(xiàn)等觀測(cè)數(shù)據(jù)。我們?cè)谝?、二、三章中分別采用這些數(shù)據(jù)來(lái)限制宇宙學(xué)模型的參數(shù)。