關(guān)于當(dāng)前宇宙加速膨脹若干問題的物理研究.pdf

1、目前,通過對Ⅰa型超新星觀測以及對源于Wilkinson Microwave AnisotropyProbe(WMAP)精確數(shù)據(jù)的分析表明我們的宇宙目前正處于加速膨脹的階段。這與以普通重子物質(zhì)為基礎(chǔ)的熱大爆炸宇宙學(xué)模型相矛盾。按照熱大爆炸宇宙學(xué)模型的觀點,宇宙應(yīng)該是減速膨脹的。為了能夠在熱大爆炸宇宙學(xué)模型的框架下解釋宇宙當(dāng)前的加速膨脹,就要對其進行修正。修正的方式主要有兩種,一是通過在宇宙組分中引入一種新的、具有負(fù)壓強的、且在大尺度結(jié)構(gòu)

2、中是均勻分布的動力學(xué)成分,即所謂的暗能量。這實際上是對Einstein引力場方程的右邊進行了修正。這種修正的正確性是由Wilkinson Microwave AnisotropyProbe(WMAP)所支持。該探測顯示,暗能量占宇宙物質(zhì)總成分的73％。因此,有理由認(rèn)為它是當(dāng)前宇宙加速膨脹的誘因。二是通過對Einstein引力場方程的左邊,即時空幾何部分,進行修正。這類修正通常被稱為引力修正理論,f(R)引力理論就是其中較具競爭力的一個。

3、
　　 本文分別從上述兩個途徑入手,對當(dāng)前加速膨脹宇宙中的若干問題進行了研究。首先,對作為暗能量與暗物質(zhì)統(tǒng)一模型的新的廣義Chaplygin氣體進行了討論。我們不僅分別討論了當(dāng)暗能量和暗物質(zhì)之間存在和不存在相互作用時,能量密度隨紅移z的演化趨勢,而且還給出了暗能量和暗物質(zhì)間能量轉(zhuǎn)移的演化規(guī)律。同時,標(biāo)記轉(zhuǎn)移強度常數(shù)的今天值也被給出。為了考察該模型對結(jié)構(gòu)形成的影響,我們給出了其增長因子的演化軌跡。并將其與廣義Chaplygin氣體

4、和ACDM模型增長因子的演化軌跡進行了比較。最后運用Om診斷對新的廣義Chaplygin氣體,廣義Chaplygin氣體和ACDM模型進行了區(qū)分。
　　 其次,我們在Raychaudhuri方程的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了物質(zhì)與幾何間存在任意耦合時f(R)引力中的四種能量條件,即強能量條件,零能量條件,弱能量條件和主能量條件。同時,我們還導(dǎo)出了在物質(zhì)與幾何間存在任意耦合的f(R)引力中使引力保持吸引的條件和Dolgov-Kawasaki不穩(wěn)

5、定性判據(jù)。本文中得到的能量條件和Dolgov-Kawasaki不穩(wěn)定性判據(jù)具有普適性,它囊括了f(R)引力中當(dāng)物質(zhì)與幾何間存在非最小耦合時,無耦合時以及廣義相對論的情況。為了看清四個能量條件和Dolgov-Kawasaki不穩(wěn)定性判據(jù)在具體模型中的含義,我們考慮了一類f(R)模型。
　　 最后,我們討論了如何在物質(zhì)與幾何間存在非最小耦合的f(R)引力中實現(xiàn)當(dāng)前宇宙的加速膨脹。在冪律暴漲和態(tài)方程小于-1/3的條件下,我們給出了模型