暴涨宇宙学与暗能量中若干问题的研究

来源 :中国科学院理论物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tsuiyoung
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近几年来,宇宙大尺度结构的观测和宇宙微波背景各向异性的探测都支持在宇宙的早期曾经存在一个短暂的加速膨胀阶段,Ia型超新星的数据分析表明目前宇宙又一次处于一个加速时期,具有负压的暗能量成为了宇宙物质的主导成分.能够实现宇宙加速膨胀的暴涨和暗能量成为了现代宇宙学的两大重要课题.前者不但解决了标准宇宙学模型中的平坦性问题,视界问题和磁单极问题,而且预言了一个近标度不变的,高斯的,绝热的原初曲率扰动谱,从而产生了宇宙微波背景辐射的各向异性和宇宙结构的形成.后者可能是宇宙学常数,精质场或其它暗能量成分,它们的性质决定着宇宙的命运. 尽管大量的唯象暴涨模型能够给出很好的暴涨性质,但一般地都存在模型参数的精细调节问题,因而从理论上实现暴涨显得非常重要和迫切.我们的工作主要集中在快子暴涨,膜世界暴涨和幂律暴涨方面.我们分析了在标准宇宙学和膜世界宇宙学中普通标量场和快子标量场驱动的暴涨模型的吸引子行为,数值计算表明暴涨场的初始动能项随着宇宙的演化快速衰减,不能阻止暴涨的发生,慢滚解就是吸引子解,从而保证了模型的可行性.我们还研究了指数势的多标量场和反平方势的多快子场的宇宙学演化,分析了标度解的存在性和稳定性,并给出了存在吸引子解的参数空间. 从最近的观测数据对暗能量性质的分析表明在不久的过去暗能量的物态方程参数穿过了-1.我们提出了鬼场精质场暗能量模型,在该模型中物态方程参数从大于-1转变成小于-1,并且鬼场为主的标度解是稳定的后期吸引子解.在鬼场暗能量模型中,由于暗能量的能量密度随宇宙膨胀而增加,因而恰巧性问题变得更加严重.为了缓解这一问题,我们提出了相互作用的鬼场暗能量模型,在该模型中,通过能量从鬼场到暗物质的传递,实现了一个稳态标度解,并且在模型参数空间的一定区域,宇宙可以逃避大撕裂的灾难.
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