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各向异性时空中的引力与宇宙学

批准号:
12075249
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
常哲
学科分类:
物理中的数学与计算方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
常哲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对超新星、类星体、宇宙微波背景辐射的精确天文观测都表明存在大尺度时空各向异性。我们的宇宙可能并不各向同性,有可能存在一个所谓的魔鬼轴心。以爱因斯坦广义相对论、各向同性宇宙学原理为基础的标准宇宙学模型需要某种程度的修改。 Finsler几何中自然存在一个特殊时空指向。我们期待这个特殊的几何指向与所谓的宇宙魔鬼轴心相关。本项目研究Finsler时空的几何特征与对称性,试图构建Finsler时空的引力方程,研究各向异性时空的天体物理与宇宙学。与标准宇宙学不同,Finsler时空的宇宙学不需要引进暗物质与暗能量假设就可以加速膨胀。Finsler引力不需要引进暗物质假设就可以导致扁平化星系旋转曲线。我们将使用对超新星、宇宙微波背景辐射、类星体、特别是引力波的最新天文观测数据对Finsler引力与宇宙学模型进行广泛检验。
英文摘要
Recent astronomical observations on supernovae, quasars, and cosmic microwave background radiation show that there is large-scale space-time anisotropy. Our universe may not be isotropic, and there may be a so-called devil axis. The standard cosmology based on Einstein's general relativity and isotropic universe principle needs some modifications. It is noticed that there is an essential direction in Finsler geometry. We expect this particular geometric orientation to be related to the so-called cosmological devil axis. This project studies the geometric characteristics and symmetry of Finsler spacetime. We try to construct the gravitational equation of Finsler spacetime, and study the astrophysics and cosmology in anisotropic spacetime. Unlike standard cosmology, cosmology on Finsler's spacetime may be accelerated expansion without introducing dark matter and dark energy assumptions. Finsler's gravity can lead to flattened galaxy rotation curves without introducing dark matter assumptions. We will use the latest astronomical observations of supernovae, cosmic microwave background radiation, quasars, and especially gravitational waves to extensively test Finsler's gravity and cosmology.
标量诱导引力波是宇宙微扰理论的重要研究课题。 经过多年研究二阶标量诱导引力波理论已经很成熟,研究内容包括原始非高斯性、与原始黑洞的关系、规范问题、阻尼效应等。我们考虑了各种源项,系统地研究了三阶标量诱导引力波。对于具有无穷小宽度和无限高峰值的单色原始功率谱,三阶标量诱导引力波对高频区域的能量密度谱有显著影响。值得注意的是,当Aζ≈10−2时,三阶标量诱导引力波的能量密度水平与二阶标量诱导引力波相当。为了获得更真实的对数正态原始功率谱,我们系统地分析了各种源项对三阶标量诱导引力波能量密度谱的贡献。 我们发现,三阶标量诱导引力波在高频区域的实质性贡献不仅仅是由于单色功率谱的特殊性质,也适用于更一般的对数正态原始功率谱。我们研究了三阶标量诱导引力波对空间激光干涉仪(LISA)和脉冲星定时阵列(PTA)观测的信噪比(SNR)的影响,发现三阶标量诱导引力波对高频区引力波的总能量密度谱有显著贡献。对于Aζ=10−2∼10−1的原始功率谱振幅,三阶标量诱导引力波的影响导致LISA的信噪比增加40%至400%。此外,我们的PTA数据分析表明,三阶标量诱导引力波会减小原始功率谱的振幅Aζ和峰值频率f∗。
PeV超高能宇宙线加速机制的量子场论基础
极高能天体演化的量子场论方法
非各向同性时空中的引力与量子场论若干问题
超高能大尺度物理反常若干问题研究
国内基金
海外基金