基于Brans-Dicke理论的加速宇宙学研究
结题报告
批准号:
11205078
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
吕剑波
依托单位:
学科分类:
A2504.相对论、引力与宇宙学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴亚波、赵月月、王印、苏洋洋、林亮亮、李天嫱、马俐娜
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中文摘要
当前观测表明宇宙在加速膨胀,这对标准宇宙学模型及广义相对论理论提出了挑战。一些学者诉诸于广义相对论的引力替代理论。本项目基于Brans-Dicke引力替代理论研究宇宙的加速膨胀。首先,我们将Brans-Dicke理论推广到非紧致的Kaluza-Klein额外维理论,研究膜上宇宙诱导物质的全息性质、耦合参数值及四维Brans-Dicke有效势等。其次,我们考虑从弦理论下的作用量出发,试图构建Brans-Dicke理论下的暗物质暗能量统一模型,以及研究该理论下的二重复标量场和chameleon标量场在加速宇宙学中的作用。项目研究将为理解宇宙加速本质,分析暗能量性质、发展引力替代理论以及探索新物理起到一定推动作用。
英文摘要
The current cosmic observations indicate that the universe is undergoing an accelerated expansion, which is inconsistent with the theory of general relativity and standard cosmology. Some researchers resort to substituted gravity theories of general relativity. We investigate the accelerating universe in the framework of Brans-Dicke theory of gravity. Firstly, we generalize the Brans-Dicke theory to non-compact five-dimensional Kaluza-Klein theory, with studying the holographic character of reduced matter on the brane, the value of coupling parameter, and the four-dimensional Brans-Dicke potential, etc. Secondly, considering applying the actions of string theory to Brans-Dicke theory we try to construct the unified model of dark matter and dark energy, and investigate the functions of double complex scalar field and chameleon scalar field in the Brans-Dicke theory for interpreting the accelerating universe. These studies play a boosting role on understanding the nature of accelerating universe, analyzing the characters of dark energy, developing the substituted gravity theories, and exploring the new physics.
鉴于当前观测暗示牛顿引力常数G可能随时间变化,本项目重点研究了G随时间变化的Brans-Dicke(BD)型标量张量理论和时变引力常数理论(VG)。项目组在Einstein框架下探讨BD理论的标量场解析势形式,并与Jordan框架下势函数形式进行比较,研究它们在宇宙加速膨胀中的作用,也在该理论中对基于全息原理建立的Agegraphic暗能量热力学性质进行研究。相关研究对BD理论及其表述形式的检验有一定的启示意义。同时,项目组基于构建的拉格朗日量推导给出VG理论下修正的Einstein场方程,并将其应用于宇宙学,推导该理论下宇宙演化方程、能量守恒方程、物质线性扰动时期的结构增长方程等。进一步,考虑背景流体中的暗成分由VG诱导而来,建立VG理论下的暗物质暗能量统一模型。在该模型中,研究发现G的性质及其时间导数函数的单调性由参数β决定。项目组拟合观测数据给出β值及其时变引力常数值的置信空间。探索VG理论中统一暗流体的性质发现:若假定统一流体中暗能量态方程已知(例如w_de=-1),拟合观测数据得到w_dm=0.0072_(-0.0170)^(+0.0170);若假定暗物质态方程w_dm=0,得到w_de=-0.9986_(-0.0011)^(+0.0011)。此外,我们探讨了宇宙弦流体对VG理论的影响,并计算得到其能量密度值为Ω_s = -0.0106_(-0.0305)^(+0.0312) 。相关问题研究对探索牛顿引力常数本质、探究宇宙加速起因及暗成分性质、寻找可行引力理论等方面具有一定的理论意义。.除了对引力常数变化的BD理论和VG理论进行研究,项目组也在如下方面做了相关研究工作。例如:(1)鉴于当前观测喜欢的宇宙学常数(CC)暗能量模型存在精调和巧合性问题,项目组探讨了相互作用的CC模型和基于重整化群理论建立的时变真空能模型,探索暗物质暗能量间的相互作用强度;(2)当前观测暗示宇宙中存在不可见的暗辐射成分,项目组构建、探讨了暗辐射暗能量统一模型,基于客观的AIC模型选择原理,计算结果表明构建的统一模型具有与流行的CC模型来自观测数据相同的支持;(3)研究暗物质暗能量统一模型在线性扰动和非线性扰动时期的宇宙结构形成以及探讨五维引力理论在加速宇宙学中的作用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s11433-013-5300-5
发表时间:2014-03
期刊:Science China Physics, Mechanics and Astronomy
影响因子:--
作者:Jianbo Lu;LiDong Chen;Lixin Xu;Tianqiang Li
通讯作者:Jianbo Lu;LiDong Chen;Lixin Xu;Tianqiang Li
Matter sourced anisotropic stress for dark energy
暗能量的物源各向异性应力
DOI:10.1103/physrevd.90.103528
发表时间:2014-11
期刊:PHYSICAL REVIEW D
影响因子:5
作者:Baorong Chang;Jianbo Lu;Lixin Xu
通讯作者:Lixin Xu
DOI:10.1103/physrevd.87.024043
发表时间:2013-10
期刊:Physical Review D
影响因子:5
作者:Molin Liu;Jun-Wang Lu;Yin Xu;Jianbo Lu;Yabo Wu;Rumin Wang
通讯作者:Molin Liu;Jun-Wang Lu;Yin Xu;Jianbo Lu;Yabo Wu;Rumin Wang
DOI:10.1142/s0217732314500849
发表时间:2014-07
期刊:Modern Physics Letters A
影响因子:1.4
作者:Molin Liu;Yin Xu;Junwang Lu;Yuling Yang;Jianbo Lu;Yabo Wu
通讯作者:Molin Liu;Yin Xu;Junwang Lu;Yuling Yang;Jianbo Lu;Yabo Wu
Cosmological constraints and cosmic growth factor for ghost dark energy models in varying G theories
不同G理论中幽灵暗能量模型的宇宙学约束和宇宙生长因子
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Astrophysics and Space Science
影响因子:1.9
作者:D. M. Jassur;D. M. Jassur;M. Honari-Jafarpour;M. Honari-Jafarpour
通讯作者:M. Honari-Jafarpour
引力相互作用的可行性理论研究与探索
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    吕剑波
  • 依托单位:
漫步膜上宇宙加速的研究
  • 批准号:
    11147150
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    5.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    吕剑波
  • 依托单位:
国内基金
海外基金