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对早期宇宙模型初始能谱的研究

王一凡  
【摘要】:有很多文献探讨了宇宙背景辐射的非各向同性温度分布中,l=2模态的强度和理论预测相比异常偏低的问题。大部分的文献都提出了和标准暴胀模型不同的预测,认为宇宙初始能谱在大尺度的部分有截止的现象。本文研究一个在暴胀期之前具有一段物质主宰时期的早期宇宙模型,并且以第一性原理进行计算,看这样的截止现象是否存在。 本文从一个更坚实的理论基础来了解膨胀前物质时期的影响,我们决定用从头计算的方式(第一性原理)来找出原始功率谱。首先,我们采取了大尺度的标量场来产生膨胀,并放弃了“宇宙常数”的提法。我们解出了纯粹扰动的爱因斯坦方程,包括标量场和度规的扰动,通过量子化标量场得到了不同方程的初始条件。在一些近似条件下进行量子化,并仔细分析有效的近似条件。本文使用了保守的规范场论变量,检查了不同量的时间演化,确保原始功率谱不受膨胀末期细节的影响。最后,为了获得模型演化的完全控制,以便确定将要研究的标量场的合适参数和k的值,得到了ACDM模型和暴胀时期的尺度因子的数值解,从而得到了宇宙的整个膨胀历史。 这使我们对模态行为有了一个更好的理解,当模态穿过哈勃半径的时候,我们对前膨胀物质时期如何影响模态的演化也有了一个物理直觉。然后我们比较了纯膨胀与前膨胀物质末期情况下的结果。


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