本文關(guān)鍵詞：一類全息型暗能量模型的研究

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【摘要】：探索宇宙加速膨脹背后的物理本質(zhì)已成為現(xiàn)代宇宙學(xué)研究的重要方向�；谌⒃硭枷牖騅′arolyha′zy關(guān)系和量子力學(xué)海森堡不確定性關(guān)系，一種猜想暗能量能量密度平方反比于宇宙的某種特征尺度的暗能量模型——全息型暗能量模型被構(gòu)建出來用以解釋宇宙的加速膨脹。本文中，，我們討論了一類以1∫t′an(t)0dtam(t′)為宇宙特征尺度且n, m為整數(shù)的全息型暗能量模型。 首先，基于全息原理思想，我們討論了用包括暴漲生成部分的全部共動(dòng)視界η= ∫tdt′ 0a(t′)作為描述宇宙的有效理論的紅外截?cái)�、建立了η全息型暗能量模型。模型認(rèn)為宇宙現(xiàn)在的加速膨脹是由稱為η全息型暗能量的真空能主導(dǎo)的，能量密度平方反比于宇宙的共動(dòng)視界。暴漲極大地放大了共動(dòng)視界使得η全息型暗能量在宇宙演化過程中可以很好地近似成一個(gè)宇宙學(xué)常數(shù)，并且能量密度自然地在觀測所需的量級(jí)。另外，暴漲同時(shí)決定了輻射能量和η全息型暗能量在宇宙結(jié)束暴漲開始輻射主導(dǎo)時(shí)期的初始能量密度，自然地解釋了目前暗能量和物質(zhì)的密度在一個(gè)量級(jí)的巧合。在目前的觀測精度下完全可把η全息型暗能量當(dāng)成宇宙學(xué)常數(shù)，而且全息原理思想和暴漲機(jī)制的結(jié)合自然地解決了精細(xì)調(diào)節(jié)問題和恰巧性問題。 其次，我們從宇宙在t時(shí)的四維體積提取出宇宙的類共形年齡1∫t′a4(t)0dta3(t′)�；贙a′rolyh′azy關(guān)系和量子力學(xué)海森堡不確定性關(guān)系，我們以這個(gè)類共形年齡為特征年齡構(gòu)建了一個(gè)全息型暗能量模型。模型和包括暴漲的早期宇宙演化相容且具有良好的解析性質(zhì)，即在由物態(tài)方程為常數(shù)wm的物質(zhì)主導(dǎo)的宇宙早期暗能量分?jǐn)?shù)密度有近似的解析解de9(3+wm)2d2a2/4，使得模型是單參數(shù)暗能量模型。擬合分析表明模型和觀測數(shù)據(jù)符合得不錯(cuò)，模型參數(shù)d～O(0.1)，意味著在宇宙早期暗能量占有比例很小。相比宇宙學(xué)常數(shù)模型，模型預(yù)言的物質(zhì)當(dāng)前分?jǐn)?shù)密度要稍微大些而暗能量的物態(tài)方程的當(dāng)前取值則明顯低于1。模型的宇宙演化曲線表明，暗能量在宇宙早期占有比例很小，但會(huì)逐漸主導(dǎo)宇宙并使得宇宙在最近開始加速膨脹而暗能量的物態(tài)方程則相應(yīng)地從冷物質(zhì)主導(dǎo)時(shí)期的約為2/3穿越到1以下。 最后，我們在唯象上推廣討論了以L=1∫t′an(t)0dtam(t′)為特征長度的一類全息型暗能量模型，其中n和m為整數(shù)。我們發(fā)現(xiàn)在n取整數(shù)值條件下要使得模型能夠描述宇宙加速膨脹必須有n≥0。n≥0且m 0的模型，在宇宙早期，暗能量的物態(tài)方程近似為wde12n/3，而分?jǐn)?shù)密度de∝a3(1+wm)+2n且比例系數(shù)是個(gè)非常小的量，因此模型一般有兩個(gè)參數(shù)。但對(duì)于n=0且m 0的模型，只要d足夠大就可使模型趨近于宇宙學(xué)常數(shù)模型，模型只剩下一個(gè)有效參數(shù)。然而，只有(n=0, m=1)對(duì)應(yīng)的η全息型暗能量模型的參數(shù)d取值可在比較小的量級(jí)。n=m≥0的模型中暗能量無法主導(dǎo)宇宙而且模型預(yù)言的暗能量在早期宇宙的占有比例過大；m n≥0的模型則不自洽。 n m≥0的模型，在宇宙早期，暗能量的物態(tài)方程近似為wde2(n m)/3+wm，而分?jǐn)?shù)密度則有近似的解析解2de d(2m+3w2m+3)a2(n m)/4，使得這類模型是單參數(shù)暗能量模型。進(jìn)一步用觀測數(shù)據(jù)篩選這些單參數(shù)全息型暗能量模型發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)比較支持特征長度為L=a n(t)∫t0dt′an1(t′)且n比較小的模型。特別地，(n=1, m=0)、(n=2, m=1)、(n=3, m=2)、(n=4, m=3)四個(gè)單參數(shù)模型和觀測數(shù)據(jù)符合得不錯(cuò)，對(duì)應(yīng)的最小χ2函數(shù)只比宇宙學(xué)常數(shù)模型的大不到4.0。滿足n=m+10的模型，在宇宙早期有L∝1Ha，模型參數(shù)d～O(1/n)且暗能量的物態(tài)方程會(huì)從暴漲時(shí)期的wde1穿越到輻射或冷物質(zhì)主導(dǎo)時(shí)期的wde1，隨著宇宙的膨脹最終穿回wde1。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P159

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李競;大爆炸(Big Bang)和暗能量(dark energy)[J];科技術(shù)語研究;2003年04期

2 許i

本文編號(hào)：1275014