暗能量和極早期宇宙的理論研究

《暗能量和極早期宇宙的理論研究》是依託東北大學，由張鑫擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：暗能量和極早期宇宙的理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張鑫
• 依託單位：東北大學

中文摘要

當前，結合各種精確的宇宙學觀測數據，人們正在努力構建一個新的宇宙學標準模型，這個新模型的關鍵部分是關於暗能量、暗物質和極早期宇宙的理論。然而，由於缺乏一個完整的量子引力的理論，暗能量的物理本性和起源以及早期宇宙物理（如暴脹理論）的一些關鍵細節都還是未解之謎。對暗能量和極早期宇宙的研究很可能會帶來對量子引力理論的深刻理解。本課題試圖通過研究暗能量和早期宇宙來尋找量子引力的線索。在理論上研究各種可能性，提出理論模型，並研究模型的可用觀測檢驗的特徵。另一方面，結合超新星、宇宙微波背景輻射以及大尺度結構等觀測數據，對暗能量和早期宇宙的各種理論模型進行檢驗，儘可能從觀測角度排除掉一些可能性，並對存活下來的理論模型進行進一步的模型參數限制。本項目的特色是，將理論研究和觀測數據分析兩方面結合起來，對現代宇宙學的幾個核心問題進行嘗試性探索。

結題摘要

本項目按照研究計畫對暗能量、暗物質以及早期宇宙的暴脹模型等宇宙學前沿問題進行了研究，並取得了一系列研究成果。研究的主要內容包括：全息暗能量的理論問題、相互作用全息暗能量模型的研究、暗能量模型中的宇宙年齡問題、全息Ricci 暗能量模型和agegraphic暗能量模型的研究、弱引力猜測對標量場暗能量模型的理論限制、暗能量的無發散參數化與中微子質量、暗能量與宇宙的命運、相互作用暗能量的唯象研究、暗能量模型的比較研究等。在對上述問題的研究中取得一系列成果，在國際高水平SCI刊物上發表研究論文20篇，被國內外同行學者大量引用。取得的主要研究成果包括：(1)指出全息暗能量的幽靈行為會破壞它的理論基礎，並通過考慮額外維效應對全息暗能量模型進行完善，消除了理論的不自洽性以及模型中存在的大撕裂奇點，得到了一個全新的全息循環宇宙模型，即宇宙起始於一次暴脹，終止於另外一次暴脹。(2)利用觀測數據對全息暗能量的各種版本進行比較，利用貝葉斯證據作為模型選擇判據對三個全息模型進行統一分析對比，結果表明，當前的觀測數據更傾向於支持以事件視界作為紅外截斷的全息暗能量模型。該工作對全息暗能量的研究有重要促進，並引起了國內外同領域研究者的高度重視。(3)利用觀測數據對流行的暗能量模型進行統一的參數限制，並用信息判據作為評估手段對暗能量模型進行統一比較，結果表明，宇宙學常數模型是和觀測數據符合最好的模型，而有幾種模型傾向於被當前的觀測數據所排除。該工作發表後引起了一些國際反響，美國科學促進會的媒體平台對這項工作進行了報導，多家歐美科技媒體也進行了廣泛報導。(4)提出新的暗能量參數化方法；提出相互作用暗能量的跑動耦合模型。