描述宇宙加速膨脹的暴漲宇宙學(xué)和暗能量是當(dāng)今宇宙學(xué)研究的兩大熱點(diǎn),天文觀測數(shù)據(jù)的擬合為我們今天用暗能量來解釋宇宙晚期的加速膨脹提供了有力的支持,新的五年威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)數(shù)據(jù)的公布也給予了暴漲宇宙學(xué)模型的建立和暗能量的存在以支持。這種驅(qū)動宇宙加速膨脹的負(fù)壓物質(zhì)分布均勻、大尺度不結(jié)團(tuán)又不與引力相互作用,在今天占據(jù)主導(dǎo)地位——約占今天宇宙總成分的三分之二或更多,并且將影響未來宇宙的演化,因此暗能量的本質(zhì)是什么,它將如何影響宇宙的演化引起了眾多研究者的思考。本文就是基于這個啟發(fā)而引出的。其中已有的暗能量的理論模型有多種,如宇宙學(xué)常數(shù)、全息暗能量、Agegraphic模型、動力學(xué)的Quintessence、Phantom、K-essence、Quintom模型等。宇宙學(xué)觀測表明宇宙學(xué)常數(shù)與觀測的結(jié)合很好,但在理論上卻存在諸多困難,同時也有觀測數(shù)據(jù)展示了暗能量處于不斷演化中,所以動力學(xué)暗能量模型納入了研究者的考慮范圍。今天的觀測支持暗能量狀態(tài)方程在近期有越過-1的趨勢,順應(yīng)觀測的需要,人們提出了狀態(tài)方程越過宇宙學(xué)常數(shù)邊界的動力學(xué)暗能量模型--Quintom模型。目前已提出的Quintom暗能量模型有以下幾種:實(shí)標(biāo)量場Quintom模型,復(fù)標(biāo)量場Quintom-Hessence模型,矢量場相互作用模型,旋量場Quintom以及修改引力模型等。本文著重論述如何在旋量場中實(shí)現(xiàn)動力學(xué)的Quintom暗能量的演化。首先,我將簡要介紹宇宙學(xué)中Quintom暗能量模型在觀測中得到的支持以及理論上研究的有關(guān)背景。其次,我通過改變具體的勢能形式,在旋量場中的不同勢場中分別實(shí)現(xiàn)了一系列新的Quintom暗能量模型以解釋宇宙狀態(tài)方程在最近演化中通過不同的演化趨勢越過-1的圖像,從而對觀測數(shù)據(jù)做出了解釋。受弦理論中的對偶的啟發(fā),我進(jìn)一步討論了以上實(shí)現(xiàn)的各種Quintom模型的對偶性質(zhì),基于這個研究我發(fā)現(xiàn)各個Quintom模型之間存在一定的聯(lián)系,它們互相制約。同時我利用statefinder參數(shù)診斷的方法對不同的模型進(jìn)行了區(qū)分和鑒別。另外我發(fā)現(xiàn)取合適的勢能形式可得到推廣的Chaplygin gas暗能量模型,且這一理想流體可以統(tǒng)一描述一個從物質(zhì)為主時期到晚期加速膨脹且最后演化為De Sitter時空的宇宙,順利的解決了宇宙如何從物質(zhì)為主時期到暗能量為主時期的演化。如果在模型中加入暗物質(zhì)成分,則暗物質(zhì)和暗能量的能量密度分?jǐn)?shù)在宇宙早期的比值是一個確定的量,隨后逐漸演化到相等,隨著尺度因子的膨脹暗能量逐漸超過物質(zhì)占據(jù)主要地位并演化到現(xiàn)在的狀態(tài)即它們在宇宙中所占比份分別為24%和72%,從而推動宇宙加速膨脹,到宇宙演化后期宇宙則進(jìn)入完全由暗能量支配的階段,從而解決了“巧合性問題”,并進(jìn)一步緩解了“精細(xì)調(diào)節(jié)問題”。最后,我討論了其熱動力學(xué)性質(zhì),探索了在此模型不同的演化中廣義的熱動力學(xué)第二定律有效時對參數(shù)的限制,并研究了在用旋量場Quintom模型描述的推廣的Chaplygin gas理想流體封閉的熱動力學(xué)系統(tǒng)中當(dāng)溫度小于某一特定值時,該系統(tǒng)才是穩(wěn)定的。
【學(xué)位單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：P159
【部分圖文】：

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本文編號：2812685