【摘要】：在本工作中我們主要討論一個由弦理論啟發(fā)而來、可用于天文和宇宙學(xué)的(唯像)模型。在該模型中物質(zhì)通過與弦理論中的規(guī)范場耦合而受到額外的一個作用力,該作用力在一些宇宙學(xué)或者天文學(xué)現(xiàn)象及觀察結(jié)果中可能會有所表現(xiàn)。我們首先從弦理論出發(fā)簡單介紹該模型,然后將其應(yīng)用于多個宇宙學(xué)或天文學(xué)現(xiàn)象的解釋,涉及到的問題和現(xiàn)象包括星系旋轉(zhuǎn)曲線問題以及太陽系中某些行星近日點(diǎn)的異常進(jìn)動現(xiàn)象。 在星系旋轉(zhuǎn)曲線問題方面,我們選取了總共二十二個星系的旋轉(zhuǎn)曲線數(shù)據(jù),利用該弦理論模型對這些曲線進(jìn)行了擬合。作為比較,我們還利用一個簡單的暗物質(zhì)模型對同一組數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合。根據(jù)擬合結(jié)果,該弦理論模型與該暗物質(zhì)模型在這一數(shù)據(jù)源上顯示出了相近的擬合能力。弦理論中的規(guī)范場強(qiáng)度是作為該弦理論模型中一個擬合參數(shù)的,根據(jù)這二十二個星系曲線數(shù)據(jù)的擬合,其在該組星系中的強(qiáng)度覆蓋大約兩個數(shù)量級。通過量綱分析我們還可以從該弦理論模型得出一個關(guān)于規(guī)范場強(qiáng)度,星系(大小)尺度以及星系總亮度之間的方程。我們利用這二十二個星系的數(shù)據(jù)以及弦理論模型對其擬合所得的結(jié)果對該方程進(jìn)行了驗(yàn)證。 我們嘗試?yán)迷撃Ｐ蛠斫忉屪罱l(fā)現(xiàn)的太陽系中某些行星近日點(diǎn)的異常進(jìn)動現(xiàn)象。在此之前,我們首先進(jìn)行了關(guān)于行星在受到微擾情況下近日點(diǎn)進(jìn)動的理論分析,成功解決了以下兩種情形下的一般進(jìn)動問題：一、微擾為類磁場力；二、微擾為一般的冪次中心力。對第二種情形,我們還得到了一個判斷該微擾導(dǎo)致正向進(jìn)動還是反向進(jìn)動的簡單規(guī)則。我們隨后將該模型應(yīng)用于最近觀察到的太陽系中某些行星近日點(diǎn)的異常進(jìn)動,假設(shè)是該模型中的額外(類磁)力造成了此異常進(jìn)動,利用之前得到的關(guān)于進(jìn)動的理論工具,我們計算了在太陽系中幾個行星所處位置上的規(guī)范場強(qiáng)度。根據(jù)場強(qiáng)度在各處的大小情況,我們接著對強(qiáng)度分布進(jìn)行了一個帶預(yù)設(shè)強(qiáng)度形式的擬合,該預(yù)設(shè)形式中太陽系中的場為兩個分量的疊加：其一為太陽所產(chǎn)生的類偶極矩場,其二為銀河系中其他物質(zhì)所產(chǎn)生的常數(shù)背景場。作為比較,我們還利用了銀河系旋轉(zhuǎn)曲線來估計了銀河系中的場強(qiáng)度,所得的強(qiáng)度與進(jìn)動所得的處在類似的數(shù)量級上。
[Abstract]:In this work we mainly discuss a phenomenological model inspired by string theory which can be used in astronomy and cosmology. In this model, the matter is subjected to an additional force by coupling with the gauge field in string theory, which may be shown in some cosmological or astronomical phenomena and observations. We first introduce the model briefly from string theory, and then apply it to the interpretation of multiple cosmological or astronomical phenomena. The problems and phenomena involved include the rotation curve of galaxies and the anomalous precession of the perihelion of some planets in the solar system. In terms of the rotation curves of galaxies, we select the rotation curve data of 22 galaxies and use the string theory model to fit these curves. For comparison, a simple dark matter model is used to fit the same set of data. According to the fitting results, the string theory model and the dark matter model show similar fitting ability on this data source. The intensity of gauge field in string theory is used as a fitting parameter in the string theory model. According to the fitting of the curve data of 22 galaxies, the intensity of the gauge field in this group of galaxies covers about two orders of magnitude. Through dimensional analysis, we can also derive an equation from the string theory model about the intensity of the gauge field, the scale of the galaxy (size) and the total brightness of the galaxy. The equation is verified by using the data of 22 galaxies and the string theory model. We try to use this model to explain the anomalous precession of the perihelion of some planets in our solar system. Before this, we analyze the perihelion precession of the planet in the case of perturbation, and successfully solve the general precession problem in the following two cases: first, the perturbation is magnetic field force; Second, the perturbation is a general power center force. For the second case, we also obtain a simple rule to determine whether the perturbation leads to forward precession or reverse precession. We then apply the model to the recently observed anomalous precession of the perihelion of some planets in the solar system, assuming that the extra (magnetoid) force in the model caused the anomalous precession, using previously available theoretical tools on precession. We have calculated the intensity of the gauge field at the position of several planets in the solar system. According to the magnitude of the field intensity everywhere, we then fit the intensity distribution with a preset intensity form, in which the field in the solar system is superimposed by two components: one is the dipole like moment field produced by the sun. The other is the constant background field produced by other matter in the Milky way. As a comparison, we also estimate the field intensity in the Milky way by using the galactic rotation curve, which is in a similar order of magnitude to that obtained by the precession.
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P15

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本文編號：2373288