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关于宇宙中暗物质与暗能量统一模型的理论研究

邓雪梅  
【摘要】:本文在回顾宇宙学发展的基础之上,着重研究了现代宇宙学的热点问题——暗宇宙。所谓暗宇宙是指宇宙中的两大未知成分:暗物质与暗能量。为了揭示暗宇宙的神秘面纱,物理学家们纷纷建立了各种各样的模型试图说明其性质。根据已建立的模型,并结合超新星观测,本文将试图建立统一暗物质与暗能量的理论模型,并探讨它们的演化规律。首先,通过引入参数β,将爱因斯坦引力理论与Moffat创立的复引力理论结合起来,从而引入了参数化流形,并建立了一个参数化暗能量的动力学模型。通过与实验数据的比较和分析,我们得到的暗能量的态参数与观测符合得很好,进一步的分析表明整个宇宙时空是双曲复或椭圆复的。其次,通过运用一个含多参数的哈勃参量,我们构造了一个多参数的暗物质与暗能量的统一模型,从而使该模型与观测数据相符。最后,受到相同思想的启发,考虑广义Chaplygin气体模型,加入一个限制条件,我们描述了广义Chaplygin气体统一的演化,从而更好地说明了暗物质与暗能量的性质。这两个统一模型的建立都能够很详尽地描述重子Ω_B、暗物质Ω_(DM)、暗能量Ω_(DE)随红移z的变化,且在两模型中计算出的暗能量态参数和减速因子的现在值ω_(0DE)、q_0,转换红移z_T都与观测符合得很好。通过进一步的分析,我们描述了宇宙从减速膨胀到加速膨胀的转变,并解释其原因,从而肯定了暗能量的存在。此外,这两个模型都否定了宇宙未来大劈裂的命运。


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