本文選題：宇宙學(xué) + 超新星宇宙學(xué)�。� 參考：《上海師范大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：眾所周知,我們的宇宙自大爆炸開始就一直在膨脹。但是對于宇宙到底是在加速膨脹還是在減速膨脹的討論,直到1998年才得到答案。由佩爾馬特(S.Perlmutter)領(lǐng)導(dǎo)的超新星宇宙學(xué)工程和施密特(B.Schmidt)所領(lǐng)導(dǎo)的高紅移超新星研究小組,觀測距離我們很遠(yuǎn)的宇宙中爆發(fā)的超新星,對我們所處的宇宙進(jìn)行描繪。通過計(jì)算超新星與我們的距離以及它們遠(yuǎn)離我們的速度或者紅移,得出了宇宙正在加速膨脹的結(jié)論。并且WMAP的數(shù)據(jù)與星系的大尺度分布更加確定了這一結(jié)論。因此,物理學(xué)家們提出了許多的宇宙學(xué)模型來解釋宇宙的加速膨脹。 首先,本文回顧了宇宙學(xué)的現(xiàn)狀,宇宙學(xué)原理與標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型,并強(qiáng)調(diào)了宇宙學(xué)中除了狀態(tài)函數(shù)之外的另一個(gè)重要參量——減速因子q,并對其取值與宇宙的膨脹進(jìn)行了討論。緊接著討論了描述宇宙加速膨脹的幾個(gè)模型,如：暴脹模型,宇宙學(xué)常數(shù)模型以及描述高維宇宙學(xué)的卡魯扎-克萊茵理論,并對這幾種模型的特點(diǎn)與理論上的不足做了大致回顧。其中重點(diǎn)介紹了卡魯扎-克萊茵理論框架下的M理論,介紹了弦理論、超弦理論以及M理論的知識,重點(diǎn)討論了M理論的膜世界模型。這個(gè)理論將真實(shí)宇宙看作是一個(gè)1+3維的膜(brane)嵌入了一個(gè)1+3+d維的bulk。標(biāo)準(zhǔn)模型粒子被束縛在了膜上,而引力卻可以在bulk中自由傳播。這一模型在低能情況下可以恢復(fù)到廣義相對論,但是在高能量時(shí)引力“泄漏”到bulk中,表現(xiàn)出一種真正的高維的方式。接著舉了膜世界模型中比較典型的RS-1與RS-2模型為例,介紹了他們的一些動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。 最后,回到膜世界宇宙學(xué),并在膜世界模型的作用量中引入了高斯-伯納特(Gauss-Bonnet)項(xiàng)。因?yàn)樗倪\(yùn)動(dòng)方程中不含有度規(guī)的兩階以上的導(dǎo)數(shù)項(xiàng),高斯-伯納特項(xiàng)在四維或者低于四維時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)表面項(xiàng),但在高維中具有動(dòng)力學(xué)意義,在理論上它可以被解釋為宇宙加速膨脹的原因。所以,我們利用超新星宇宙學(xué),將Ia型超新星數(shù)據(jù)引入,去擬合模型中的耦合系數(shù),并通過描繪狀態(tài)函數(shù)、哈勃參數(shù)尤其是減速因子的函數(shù)圖像,來檢驗(yàn)高斯-伯納特項(xiàng)是否可以成為宇宙加速膨脹的有力候選者。
[Abstract]:As we all know, our Big Bang has been expanding ever since. But the question of whether the universe is expanding or slowing was not answered until 1998. The Gao Hong supernova research group, led by Perlmut S. Perlmutter and Schmitt B. Schmidt, looks at supernovae in a distant universe and depicts the universe in which we live. By calculating the distance between supernovae and our speed or redshift away from us, we conclude that the universe is expanding faster. And the WMAP data and the large-scale distribution of galaxies confirm this conclusion. Therefore, physicists have proposed many cosmological models to explain the accelerating expansion of the universe. Firstly, this paper reviews the present situation of cosmology, cosmology principle and standard cosmology model, and emphasizes another important parameter in cosmology besides state function, deceleration factor Q, and discusses its value and expansion of the universe. Then several models describing the accelerating expansion of the universe are discussed, such as the inflation model, the cosmological constant model and the Kaluza-Klein theory of high-dimensional cosmology. The characteristics and theoretical deficiencies of these models are reviewed. The M theory under the framework of Kaluza-Klein theory, string theory, superstring theory and the knowledge of M theory are introduced, and the membrane world model of M theory is discussed emphatically. This theory regards the real universe as a 13 dimensional membrane brane) and embeds a 13 d dimensional bulk. Standard model particles are bound to the film, while gravity propagates freely in the bulk. This model can be restored to general relativity at low energy, but the gravitational "leakage" to bulk at high energy shows a true high-dimensional approach. Then the typical RS-1 and RS-2 models in the membrane world model are taken as examples and some of their dynamic properties are introduced. Finally, we return to the film world cosmology, and introduce the Gauss-Bonnet term in the action quantity of the membrane world model. Because its equation of motion does not contain more than two derivative terms of the metric, the Gauss-Bernaut term appears as a surface term in or below four dimensions, but has dynamic significance in high dimensions. In theory, it can be explained as the accelerating expansion of the universe. So we use supernova cosmology to introduce the Ia supernova data to fit the coupling coefficients in the model, and by describing the state function, the Hubble parameters, especially the function image of the deceleration factor, To test whether the Gauss-Bernat term can be a powerful candidate for accelerating expansion of the universe.
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P159

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本文編號：1826678