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Brans-Dicke理论中的全息暗能量问题

作　者: 刘捷
导　师: 龚云贵
学　校: 重庆邮电大学
专　业: 理论物理
关键词: 暗能量观测宇宙学 Brans-Dicke理论全息暗能量模型扩展的全息暗能量模型
分类号: P145.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来大量天文观测表明,我们的宇宙是近似空间平坦的,并且正处在加速膨胀时期。目前物理学家们假设宇宙中充满了一种我们完全陌生的奇异物质——暗能量,并且认为暗能量驱动宇宙加速膨胀。Wilkinson微波各项异性探测器(WMAP)公布的数据显示,宇宙中暗能量所占比例高达76%,暗物质占总能量的20%,而我们熟知的普通物质只占到不足4%的比例,这强有力地说明我们的宇宙正处在暗能量为主的时期。这一发现对引力使宇宙膨胀速度减缓的传统理论提出了巨大挑战,然而人们对暗能量知之甚少,暗能量研究是目前公认的最大的科学谜团之一,同时也是现代宇宙学研究最活跃的领域之一。这篇论文结合作者在硕士学习期间所做工作,从实验观测和理论模型两方面入手,介绍了暗能量研究现状。在实验观测方面:首先简单介绍了暗能量观测的研究情况,然后我们利用Ia型超新星数据,重子声学振荡(BAO)观测和WMAP公布的五年数据限制了CPL和JBP两种参数化模型,并重构暗能量状态方程w( z )。另外,我们还用弱引力猜想加上实验观测数据,从两个方面一同对状态参数为常数的暗能量模型做出限制,结果给出在3σ置信区间内,状态参数w < ?0 .7;并且发现弱引力猜想的限制会使全息暗能量(HDE)模型陷入沼泽中。在理论方面:对Brans-Dicke理论和全息暗能量模型中一些重要的基础理论作了简要概述,重点阐述了基于Brans-Dicke理论的扩展的全息暗能量(EHDE)模型,并着重讨论了扩展的全息暗能量模型。许多研究表明,同全息暗能量相似,扩展的全息暗能量模型也需要用事件视界作为红外截断解决暗能量问题。但是事件视界本身就意味着宇宙必须是加速膨胀的,因此用事件视界作为红外截断的全息暗能量模型和扩展的全息暗能量模型都会陷入理论循环的困境。如果用Hubble视界作为红外截断则可以解决这一问题,这也是我们的研究重点所在,即希望能用Hubble视界代替事件视界解决这一理论难题。我们必须承认暗能量研究正处于起步阶段,虽然此时提出的所有理论都有其不足之处,但却为新的基础理论的诞生提供了契机。我们的工作也仅是在此领域做了些微探讨,因此还有许多工作需要展开。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-9
第二章暗能量研究概述  9-30
  2.1 暗能量观测基础  9-11
  2.2 暗能量理论研究现状  11-16
    2.2.1 暗能量理论模型  12-14
    2.2.2 暗能量研究的一些理论问题  14-16
  2.3 对暗能量存在的质疑  16-17
  2.4 观测数据对暗能量状态参数的限制  17-23
    2.4.1 平坦时空下的宇宙学演化方程  17-19
    2.4.2 CPL参数化  19-21
    2.4.3 JBP参数化  21-23
  2.5 弱引力猜想和实验观测对暗能量模型的限制  23-27
  参考文献  27-30
第三章 Brans-Dicke理论中的全息暗能量问题  30-42
  3.1 Brans-Dicke宇宙模型  30-32
    3.1.1 Brans-Dicke理论  30
    3.1.2 Brans-Dicke宇宙模型  30-32
  3.2 全息暗能量模型（HDE）  32-37
    3.2.1 全息原理（holographic principle）  32
    3.2.2 全息暗能量模型  32-34
    3.2.3 实验观测对全息暗能量模型的限制  34-35
    3.2.4 弱引力猜想限制全息暗能量模型于Swampland中  35-37
  3.3 扩展的全息暗能量模型(EHDE)  37-40
  参考文献  40-42
第四章基于Hubble视界的EHDE模型  42-63
  4.1 临界点的稳定性分析  42-43
  4.2 扩展的全息暗能量（EHDE）模型  43-51
  4.3 带有标量场势能项的EHDE模型  51-61
  参考文献  61-63
第五章结论及未来的工作  63-64
致谢  64-65
附录  65

Brans-Dicke理论中的全息暗能量问题

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