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暗能量和暗物质及其观测效应研究

作　者: 金兴华
导　师: 李新洲
学　校: 上海师范大学
专　业: 计算数学
关键词: 暗能量暗物质束缚系统暗能量参数化整体k-单极子 f(R)理论
分类号: P145.9
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文研究暗能量和暗物质及其观测效应的几个论题.全文包含四个相关问题的讨论.第一,本文研究在Phantom场论模型中的束缚系统的解体问题.利用膨胀时空中束缚系统的有效度规和两个可解的场论模型,本文分别讨论系统的解体时刻和模型参数对束缚系统的影响.然后,本文借助Fisher信息矩阵来研究暗能量态方程的参数化,从数据推理的角度来判断那种参数化更优.第二,本文研究TeVeS (tensor-vector-scalar)理论下的宇宙动力学.我们发现,在宇宙的演化过程中,系统存在一个晚时的de Sitter吸引子,这很自然的提供了今天宇宙加速膨胀的可变机制;此外,我们认为,系统不需要精细调节(fine-tuning)就能得到量级是O(k)的宇宙学常数.接着,本文研究TeVeS理论下恒星的内部时空.我们讨论该理论下的Oppenheimer-Volkoff方程,并得到后牛顿修正下的恒星内部的度规和压强.然后,利用Hamilton-Jacobi方法,本文研究TeVeS理论下静态球对称客体周围测试粒子的运动特性.第三,本文首先回顾在平坦时空下,有非正则动能项的整体k-单极子.整体k-单极子和标准的整体单极子的性质不同,主要是因为它依赖于非正则动能项的具体形式.然后,本文研究引力的整体k-单极子的性质.在k-场理论中,引力的整体k-单极子在其核心外部产生微弱的引力场和一个立体欠缺角.非正则动能项形式不同时,整体k-单极子的引力场可能表现为吸引,也可能表现为排斥.第四,本文首先回顾标量-张量理论和f(R)理论之间的对应关系,这里的f(R)理论主要讨论两种形式:一种是度规形式,另一种是Palatini形式.然后,利用最近Erickcek等采用方法,本文研究f(R)理论的太阳系检验.太阳系时空的度规可以由常曲率背景加上静态扰动来描述,在这样的前提下,我们显示f(R)理论被太阳系检验所排除.

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT（英文摘要）  6-9
第一章引言  9-14
第二章暗能量相关问题的研究  14-37
  2.1 两个可解Phantom模型中束缚系统的演化  14-21
    2.1.1 两个可解的Phantom模型  14-17
    2.1.2 束缚系统解体研究  17-21
  2.2 暗能量态方程的参数化: Fisher信息矩阵研究  21-37
    2.2.1 参数化  22
    2.2.2 方法  22-24
    2.2.3 结果和讨论  24-37
第三章 TeVeS理论相关问题的研究  37-60
  3.1 TeVeS理论下的宇宙动力学  37-42
    3.1.1 TeVeS理论  38-39
    3.1.2 自治系统  39-40
    3.1.3 宇宙学模型  40-42
  3.2 TeVeS理论下的Oppenheimer-Volkoff方程  42-48
    3.2.1 静态球对称星的外部时空  42-44
    3.2.2 Oppenheimer-Volkoff方程  44-48
  3.3 TeVeS理论下的球对称客体周围的运动特性  48-60
    3.3.1 球对称客体周围测试粒子的运动  48-57
    3.3.2 运动特性的相分析  57-60
第四章整体k-单极子  60-68
  4.1 平坦时空的整体k-单极子  60-63
    4.1.1 理论模型  60-61
    4.1.2 数值解  61-63
  4.2 引力整体k-单极子  63-68
    4.2.1 运动方程  63-64
    4.2.2 整体k-单极子  64-67
    4.2.3 立体欠缺角  67-68
第五章 f(R)引力理论  68-76
  5.1 f(R) 引力理论和标量-张量理论  68-72
    5.1.1 f(R) 理论  68-70
    5.1.2 标量-张量理论  70-71
    5.1.3 f(R)理论和Brans-Dicke理论  71-72
  5.2 f(R) 理论的太阳系检验  72-76
    5.2.1 运动方程  72-74
    5.2.2 太阳系检验  74-76
总结及展望  76-85
致谢  85-86
攻读博士学位期间的研究成果  86

暗能量和暗物质及其观测效应研究

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