Phantom宇宙學(xué)和引力反作用.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，宇宙學(xué)不再是一門推測科學(xué)而進入了精確觀測的時代。觀測結(jié)果驗證了我們已經(jīng)建立了的標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型的同時，也給我們提出了新的挑戰(zhàn)。1998年物理學(xué)家利用超新星來測量宇宙放慢的速率卻意外的發(fā)現(xiàn)我們的宇宙正在做加速膨脹，此后大量的觀測數(shù)據(jù)驗證了這一結(jié)果，這一新的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了宇宙學(xué)成為近幾年物理學(xué)中最熱門的學(xué)科之一。為了解釋當(dāng)今宇宙的加速膨脹，一些物理學(xué)家認(rèn)為現(xiàn)有的引力理論在宇宙尺度上可能不成立，為此他們修正了愛因斯坦引力理論。但大

2、多數(shù)的物理學(xué)家認(rèn)為今天的宇宙加速膨脹是由均勻充滿空間的具有負(fù)壓特性的能量所導(dǎo)致的，這種奇異的能量就是所謂的暗能量，觀測表明今天它可能主導(dǎo)著宇宙的演化，大約占所有宇宙能量的百分之七十。暗能量最簡單的候選者是宇宙常數(shù)，它雖然很好的解釋了今天的宇宙加速膨脹但同時也存在一些需要解決的理論問題。另外從暴脹宇宙學(xué)中得到啟示，人們用一些標(biāo)量場來作為暗能量的候選者，如：Quintessence和Phantom。 Phantom場不同于普通標(biāo)量場

3、(如Quintessence)是因為在它的拉氏量中動能項為負(fù)，這導(dǎo)致了許多新的物理特性的出現(xiàn)，如宇宙的BigRip。本文的前一部分討論了Phantom宇宙學(xué)。我們首先詳細(xì)的介紹了Phantom暗能量宇宙的動力學(xué)和Phantom暗能量對宇宙中引力束縛系統(tǒng)的破壞以及Phantom暴脹宇宙。接著我們討論了Phantom暗能量所控制的宇宙和Phantom暴脹宇宙中的引力反作用效應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)在Phantom暗能量宇宙中引力反作用能阻止宇宙BigRi

4、p的出現(xiàn)，但在Phantom暴脹宇宙中若要得到足夠的暴脹和適當(dāng)?shù)拿芏茸V則引力反作用的效應(yīng)是非常的弱以至反作用不足以促使宇宙從Phantom暴脹順利的進入輻射控制時期。 到目前為止大量的暗能量模型被建立，將理論模型和實驗聯(lián)系起來是非常必要的。因此接著本文研究了利用天文觀測的數(shù)據(jù)對暗能量模型的限制。本文運用最大可能性方法討論了194個Ia型超新星數(shù)據(jù)和26個星系簇X射線數(shù)據(jù)對一個變化的暗能量模型的限制，這個暗能量模型的態(tài)方程因子為w

5、=w0/(1+bln(1+z))，其中b是一個引入的常數(shù)，發(fā)現(xiàn)結(jié)合Ia型超新星和星系簇X射線數(shù)據(jù)能很好的限制w0和Ωm的取值范圍，但對b的限制非常弱。 其后本文利用Statefinder因子對兩類暗能量模型：Phantom和Quintom進行了分析，我們發(fā)現(xiàn)它們的Statefinder因子r，s的演化曲線不同于其它的暗能量模型，因此利用Statefinder方法可以將這些不同的暗能量模型區(qū)分開來。 最后本文研究了跨普朗克