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文档简介

1、Big Bang Nucleosynthesis SBBN,CMB,中微子种类 标准模型 N=3 影响宇宙膨胀快慢:宇宙学限制,cosmological constraints,暴涨宇宙学,标准宇宙学模型的问题 暴涨宇宙学 (Inflation),标准宇宙学的问题 视界问题,平坦性问题 今天,容易看出,在宇宙早期,即红移很高时, 在标准大爆炸模型中,宇宙包含实物及辐射 宇宙早期非常接近平坦!,宇宙大尺度结构的起因 CMB 各项异性 :超出视界尺度的扰动 物理起因? 视界问题,暴涨宇宙学Inflation 视界问题 视界 物理尺度 对于标准大爆炸模型 物质: 辐射:,: 在某一时刻 t0 有 则

2、对于所有 tt0, 有 如果在宇宙演化的一段时间出 现, 那么在 t0时在视界之外的物理 尺度在之前的某段时间有可能 在视界之内,对于 , 我们有 可以看出 加速膨胀 从爱因斯坦方程: 必须有负压的物质成分存在,对于宇宙学常数为主的宇宙,我们有 这里 随着时间的演化,三个解都趋于,我们来考虑指数膨胀的情形 视界问题 在指数膨胀阶段,平坦性问题 从爱因斯坦方程 有 对于 , 在 GUT 尺度 需要 lnR 称为e-folding. 即为了使今天宇宙的密度 接近 1, 我们需要 大于60 e-foldings 的指数膨胀,同时看出如果指数膨胀时间长,在暴涨结束后 Inflation 理论的一个一般

3、性预言 今天的观测 *open inflation,暴涨理论 量子场,我们看到,为了得到负压,场随时间 的变化需足够慢 考虑均匀场。如果 T 为场变化的时间尺度, 则压强为负 slow roll,slow-roll conditions 即: 为得到暴涨,标量场的势应足够平缓,宇宙重新加热 在暴涨结束时,势的时间变化剧烈-动能为主 此时标量场与物质场耦合强烈标量场的 能量转化为物质场的能量宇宙重新被加热,扰动的产生 标量场的量子涨落 我们今天所关心的尺度 在宇宙暴涨早期 均在视界内:为大尺度 结构的起源 提供了物理机制,量子场涨落 物质场涨落 (大尺度结构的种子) 时空度规涨落:引力波,暴涨理论:视界问题;平坦性问题;。 大尺度结构的种子 观测限制:,大

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