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天文与天体物理 2024年第3期12卷 19-33页

作者：赵欣悦郭瑞芸姚天莹西安工业大学基础学院陕西西安

随着天文观测技术的不断发展,暗能量的测量已经达到很高的精度。然而,人们对暗能量的本质属性、描述暗能量演化过程的标准宇宙学模型、以及暗能量模型中相互影响的宇宙学参数背后的物理等问题都亟待进一步的探究。目前,与观测实验结果... 详细信息

随着天文观测技术的不断发展,暗能量的测量已经达到很高的精度。然而,人们对暗能量的本质属性、描述暗能量演化过程的标准宇宙学模型、以及暗能量模型中相互影响的宇宙学参数背后的物理等问题都亟待进一步的探究。目前,与观测实验结果最符合的暗能量模型是宇宙学常数模型,其他宇宙学模型也并没有被观测所排除。因此,构建不同的暗能量模型,分析模型参数的演化行为非常重要。本文介绍了参数化形式不同的动力学暗能量对中微子质量的影响,首次分析了Barbosa-Alcaniz参数化和Jassal-Bagla-Padmanabhan参数化后的暗能量与中微子质量间的关系。本文联合了三种重要的测量宇宙距离–红移关系的天文观测手段,包括Ia型超新星观测、重子声学振荡观测、宇宙微波背景辐射观测,对中微子宇宙学模型进行整体拟合,分析中微子质量和其他宇宙学参数的限制结果。与一般的Chevallier-Polarski-Linder参数化模型中的结果相比,Barbosa-Alcaniz参数化模型可提供一个较大的中微子质量,Jassal-Bagla-Padmanabhan参数化模型提供的中微子质量较小。暗能量状态方程参数的不同形式影响中微子质量的大小。

关键词：动力学暗能量宇宙学模型中微子质量质量排序观测限制

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双参数化动力学暗能量对中微子质量的影响

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天文与天体物理 2024年第3期12卷 34-43页

作者：赵欣悦郭瑞芸邱佳康西安工业大学基础学院陕西西安

中微子绝对质量的测量和暗能量本质属性的探究是宇宙学前沿的两个重要科学问题。中微子振荡现象表明中微子具有非零质量,KATRIN实验给出的最新结果mν=0.8 eV,宇宙学观测限制测出中微子质量总和的上限为∑mv≤0.1 eV。本文联合不同的主... 详细信息

中微子绝对质量的测量和暗能量本质属性的探究是宇宙学前沿的两个重要科学问题。中微子振荡现象表明中微子具有非零质量,KATRIN实验给出的最新结果mν=0.8 eV,宇宙学观测限制测出中微子质量总和的上限为∑mv≤0.1 eV。本文联合不同的主流观测数据,包括宇宙微波背景辐射数据、重子声学振荡数据以及Ia型超新星数据,探究两种双参数化动力学暗能量模型中中微子质量的拟合情况。这两种参数化分别为对数形式参数化和振荡形式参数化。相较于Chevallier-Polarski-Linder参数化,它们可以克服状态方程的演化发散问题(z→−1),成功探测暗能量在全宇宙中的演化。我们发现对数形式参数化和振荡形式参数化暗能量增大了中微子质量和的拟合值上限,且扩大限制宇宙学模型的观测数据样本可以压低中微子质量拟合值的上限。

关键词：对数形式参数化振荡形式参数化动力学暗能量中微子质量观测限制

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动力学暗能量模型的研究

动力学暗能量模型的研究

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作者：周双勇山东大学

学位级别：硕士

上世纪80年代初暴涨理论的提出宣告了粒子宇宙学的诞生,而1998年暗能量的发现使粒子宇宙学成为了当今最热的物理学研究领域之一.从上世纪90年代以来,包括COBE和WMAP在内的各种宇宙学实验精确地测量了各个宇宙学参数,同时成功检验了暴涨... 详细信息

上世纪80年代初暴涨理论的提出宣告了粒子宇宙学的诞生,而1998年暗能量的发现使粒子宇宙学成为了当今最热的物理学研究领域之一.从上世纪90年代以来,包括COBE和WMAP在内的各种宇宙学实验精确地测量了各个宇宙学参数,同时成功检验了暴涨等宇宙学理论,标志着精测宇宙学时代的到来. 在进入动力学暗能量模型这个主题之前,本文先介绍必要的宇宙学背景知识.广义相对论的时空观和动力学方程对理解现代宇宙学是不可或缺的,我们把这方而的简单介绍列于附录中.关于背景宇宙学,我们先引入满足宇宙学原理的最一般的度规,即Robertson-Walker度规,再根据爱因斯坦方程推出在这个度规下的动力学方程,然后考察给定状态方程的理想流体的动力学演化.接着,我们介绍粒子物理的基本知识,包括标准模型和超出标准模型,因为现代宇宙学也离不开粒子物理.之后,我们考察宇宙的热历史,即标准热大爆炸模型,分别列举了在辐射,物质以及暗能量为主时期发生的各个重要事件.鉴于与暗能量的相似性,这部分最后介绍对热大爆炸模型的一个重要修正,即原初暴涨模型. 我们接下来讨论暗能量的各种模型.这部分先介绍宇宙学常数模型,并指出它的两个问题,即精细调节问题和巧合性问题.基于这两个问题以及粒子物理理论方面的考虑和观测数据的现状,我们引入动力学暗能量模型,并考察了几种主要的动力学暗能量模型的基本思想,包括Quintessence,Phantom,Quintom,K-essence和全息暗能量. 之后,我们把注意力集中于Quintessence动力学暗能量模型.根据本论文对精细调节问题和巧合性问题的定义,引入动力学暗能量本身已经避免了精细调节问题,所以这部分主要探讨Quintessence的动力学演化怎样缓解巧合性问题.我们先简单介绍分析Quintessence的演化所需的自治动力学系统的知识.在化简Quintessence动力学系统之后,我们着重讨论两类模型:Tracking解和Scaling解.然后,我们考察与物质耦合的Quintessence模型对巧合性问题的启示. 最后我们进入本论文的创新性工作部分.这部分我们先引入一种新的重建Quintessence势的方法.用这种方法,我们很容易地得到一个以前没有发现的Tracker解,并很直接地得到一个多重吸引子解,即,在给定参数下有多于一个吸引子的解.然后,我们提出一个新的Quintessence模型.在这个模型中,Quintessence场,通过其场值在很短时间内的变化,从一个Scaling吸引子跳到一个类de Sitter吸引子使宇宙加速膨胀.我们接着计算了这样的跳跃所需的场值变化,并提出一个基于自发对称破缺的机制,来实现这个场值的突变.

关键词：粒子宇宙学动力学暗能量 Quintessence 多重吸引子解 Hy-brid暴涨

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