暴脹宇宙學和暗能量的理論研究與數據分析

《暴脹宇宙學和暗能量的理論研究與數據分析》是依託上海師範大學，由馮朝君擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：暴脹宇宙學和暗能量的理論研究與數據分析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馮朝君
• 依託單位：上海師範大學

項目摘要

通過實驗觀測和分析，人們發現宇宙在演化的歷史中發生了兩次加速膨脹。第一次發生在宇宙大爆炸之前，被稱為暴脹宇宙時期。期間，宇宙由暴脹場來推動其加速膨脹，同時時空和場的量子擾動演化成了經典擾動，繼而成為了星系、星系團等大尺度結構形成的種子。最新的觀測表明，這種原初擾動有可能有較大的非高斯性，這就意味著擾動的統計性質更加豐富。第二次加速膨脹大概發生在現在，宇宙由一種被稱為暗能量的不明物質推動加速，但人們尚不清楚什麼是暗能量。在本項目中，我們的研究將主要包括兩個方面，一是對原初擾動譜及其非高斯性產生的原因和機制開展更進一步的研究，並通過實驗數據擬合來檢測理論模型的正確性；另一方面是針對暗能量的研究，主要是利用最新的各種觀測數據，包括超新星、伽馬爆、弱引力透鏡等實驗，對暗能量模型進行檢測。同時，我們還將把自行設計和搭建的基於集群構架的並行計算網路系統進一步擴展，使之能夠用於數值計算和數據擬合。

結題摘要

宇宙學在最近的十餘年中，得到了迅速的發展，人們對宇宙的探索與了解也更加深入和細緻了。在本項目中，我們研究了暗能量及其擾動理論；宇宙暴漲模型特及其擾動模式，別是對張量擾動模式做了充分的研究，這也是當前宇宙學中出現的新熱點問題，也是一個非常重要的問題；其次，我們還研究了一類真空能效應，還改進了計算機集群系統，修改了部分算法和代碼，使得計算能力大幅提高。隨著研究工作的進行，我們得到了一系列的成果，發表SCI論文10篇，其中包括：提出了一類新的參數化方案，使得暗能量模型更好地符合實驗觀測結果，同時克服了之前許多方案的不足之處；研究了暗能量的擾動對宇宙微波背景輻射的影響，包括ISW效應，期望未來的數據能夠根據這個效應來區分不同的模型，甚至排除一些模型；提出了一種新的全局動力學分析方法，該方法在對宇宙演化的不可求精確解的情形下非常有用，其好處是克服了之前局部動力學分析的不足之處，並且能夠肯定得回答一些問題，比如，不同的初始條件下，宇宙最終會演化到哪個穩定的臨界狀態；在研究原初擾動張量模式的時候，我們引入了宇宙學常數以及它與暴漲場之間的相互作用，計算表明，在這個模型中，不僅僅能夠獲得比較大的張量擾動，而且能夠得到比較大的標量跑動譜指數，這是之前的研究幾乎無法做到的，另外，我們還探討了其他一些暴漲模型。更有甚者，通過這樣一種相互作用，困擾已久的宇宙學常數的精細調節問題得到了極大的緩解。此外，我們還培養了4名碩士研究生，參加了國內外的學術會議，並在會議上與同行專家們進行了廣泛的交流。