带有背景矢量场的标量场暗能量模型

合集下载

宇宙的暗能量模型

宇宙的暗能量模型

暗能量引力理论武明全 /山西省太原市清徐县美锦能源集团有限公司【摘要】以宇宙加速膨胀及真空涨落为事实依据,建立新的宇宙空间模型 ,并以此为基础,推导光、电子的结构及传播方式;推导运动物体在暗子模型下时间、长 度变化公式;推导引力的形成方式及质量的本质;解释黑洞喷流的形成;解释虫洞及 量子纠缠;推测暗物质及暗能量的本质等。

【关键词】暗子 绝对真空漏洞 引力 质量 虫洞 量子纠缠 暗物质 暗能量引言 根据科学观察,我们的宇宙是加速膨胀的,科学家推测,造成这种加速膨胀的原 因可能是空间中充满暗能量的缘故。

同时,观察还发现,真空也不是真的空,而是处 处充满了粒子对的产生和湮灭,且粒子对的性质非常类似于光子,这就是真空涨落! 在上述事实的基础上,本文通过合理的假设及符合逻辑的推论,建立起了一个新的宇 宙空间模型。

该模型从微观上可以解释光、电子等的波粒二象性,宏观上可以解释引 力的形成、解释暗物质并预言宇宙未来的命运等。

第一节空间模型的建立观点一、万物同源,即宇宙中一切物质都是由同一种粒子组成。

该粒子没有体 积,没有质量,没有电性和磁性,粒子之间只有碰撞。

我们把这种粒子称之为暗子。

依据及论证过程: 1.为何万物一定同源? 万物同源虽然依据的是一种哲学思想,但是仅从理论上分析,万物同源也是符 合逻辑的。

下面我们用反证法来证明:假如世界不是万物同源的,那么作为最基本的 粒子一定不一样,这种不一样一定是表现在结构上的。

但既然是最基本的粒子,又怎 么会有结构呢?如果有结构,则一定可以分成更小的粒子,于是它便不能作为最基本 的粒子!这样从逻辑上就会出现矛盾,因此结论就是万物只能有一种来源! 2.为何万物之源没有体积? 万物之源没有质量这个观点,暂时放下,这个需要定义质量后我们分析。

至于 它的体积,我们可以这样设想,假如它是有体积的,则一定会有内部结构,这样它就 可以继续分割,从而又自我否定了作为最小粒子的定义。

因此,万物之源一定是没有 体积的! 说到这里,你可能会问,那既然如此,宇宙中各种物质的体积又是如何形成的 呢?传统观点认为, 体积是具有一定形状的物体所占有的空间。

暗能量

暗能量

新生研讨课课题报告课题—暗物质与暗能量报告题目暗能量的解释,存在证据和理论模型介绍作者徐康宁一、暗能量的引出爱因斯坦在建立了广义相对论不久,就将其应用到宇宙学研究。

为了建立一个静态的宇宙学模型,爱因斯坦引进了宇宙学常数项Λ,试图建立一个静态的宇宙模型该模型存在两个问题:1)爱丁顿在该模型提出不久就发现该模型是不稳定的。

只要存在一个很小的扰动,该模型的静态条件就会被破环。

2)哈勃发现哈勃红移,证实宇宙确实在膨胀,而不是一个静态的宇宙。

Λ项因此曾被舍弃掉,并在很长一段时间里学术界普遍把其设为零。

但近些年的研究和观测结果又表明确实存在不为零的宇宙学常数可以解释某些现象。

问题由此而来,宇宙学常数究竟只是一个没有意义的数字还是有其物理本质。

通常认为宇宙常数项的贡献与暗能量有关。

二、暗能量存在的相关证据及由此得到的结论宇宙暗能量的研究是当今宇宙最重要的研究课题之一。

它的观测首先来源于 1998 年对 Ia 型超新星的观测,该观测表明现今的宇宙处于加速膨胀阶段。

后来通过宇宙微波背景辐射的观测,宇宙大尺度结构的观测,以及宇宙重子振荡, 弱引力透镜,伽玛暴等观测都证实了该加速膨胀的存在。

1)Ia 型超新星的观测1998年,高红移超新星搜索队观测组发表了Ia 型超新星的观测数据,显示宇宙在加速膨胀。

对遥远的超新星所进行的观测表明,宇宙不仅在膨胀,而且与想象中的不一样,在加速膨胀.在标准宇宙模型框架下,爱因斯坦引力场方程给出äa =- 4πG(ρ + 3p)3(其中 a 是宇宙标度因子,为t 的函数,G 为引力常数,p 和 ρ分别为宇宙中物质的压强和能量密度 )由加速膨胀 ä>0,联系上述方程可得压强为负即p <−ρ3 而由于通常的辐射,重子和冷暗物质的压强都是非负的, 所以当今宇宙必定由一种未知的负压物质所主导,通常称之为暗能量。

即暗能量的(有效)物态是负的,而且至少要小于-13,这样才有可能导致宇宙的加速膨胀(宇宙学常数模型给出暗能量的状态方程参数ω=-1)○1 2)微波背景辐射(CMB)微波背景辐射的研究,精确地测量微波背景涨落揭示宇宙是平坦的○2, 即宇宙中物质的总密度等于临界密度ρc =4 . 05 × 10-11 (eV)4。

星际空间中的暗能量和暗物质分布的数值模型分析

星际空间中的暗能量和暗物质分布的数值模型分析

星际空间中的暗能量和暗物质分布的数值模型分析暗能量和暗物质是目前宇宙物质和能量的两个重要组成部分,它们的存在对于解释宇宙的演化和结构形成具有重要意义。

通过建立数值模型,可以更加直观地了解星际空间中暗能量和暗物质的分布情况。

本文将通过分析已有的研究成果,讨论暗能量和暗物质在星际空间中的分布模型。

一、暗能量的分布模型暗能量是一种推动宇宙加速膨胀的奇特能量,对于宇宙的演化具有重要的作用。

目前,关于暗能量的起源和性质还存在很多未解之谜。

研究者们通过观测宇宙背景辐射、超新星爆炸等手段来探索暗能量的性质和分布。

为了描述宇宙中暗能量的分布情况,研究者们提出了许多模型。

其中,最著名的是带有余辉效应的巨大引力透镜模型(Gravitational lensing model)。

该模型认为,暗能量的分布呈现出星系团垂直排列较密集,而星系团与星系团之间则比较稀疏的特点。

这种分布模型可以解释宇宙微波背景辐射中的温度涨落现象,并与观测数据相符。

另外,还有一些模型认为暗能量的分布并不均匀,呈现出更加复杂的结构。

例如,某些模型将暗能量的分布视为沿着星系团中心附近形成的纤维状结构。

这种分布模型在一些观测数据中也得到了支持。

然而,由于观测手段的限制,暗能量的分布仍然是一个较为困难的问题,需要更多的研究和观测数据来验证。

二、暗物质的分布模型暗物质是一种不发光、不存在于电磁波谱中的物质,它通过引力与可观测物质相互作用,并对宇宙的结构形成起到重要的作用。

暗物质的存在通过对星系旋转速度、星系团的运动以及宇宙背景辐射的测量等多种方法得到了证实。

关于暗物质的分布模型,研究者们提出了许多假设。

其中,最常用的是NFW模型和Einasto模型。

NFW模型假设暗物质在星系内以密度为核心以指数形式变化;Einasto模型则认为暗物质的密度分布更接近于指数函数,在中心区域更加陡峭。

这两个模型在解释星系旋转曲线、星系团的质量分布等方面表现出良好的拟合效果。

暗能量的宇宙学观测与理论模型研究

暗能量的宇宙学观测与理论模型研究

暗能量的宇宙学观测与理论模型研究宇宙学作为天体物理学的一个重要分支,旨在研究整个宇宙的起源、演化和性质。

其中,暗能量是当前天文学热门研究领域之一,其在宇宙学中扮演着重要的角色。

本文将探讨暗能量的宇宙学观测以及相关理论模型的研究。

一、暗能量的发现和重要性暗能量的概念最早由爱因斯坦在他提出广义相对论时引入,暗能量的存在可以解释宇宙膨胀的加速过程。

而宇宙膨胀加速的发现则是1998年由两个独立的研究团队通过观测超新星爆发的光度距离关系而得出的结论。

暗能量的存在对宇宙学理论有着重要意义。

它不仅决定着宇宙的演化历史,还与宇宙的结构形成、大尺度结构和宇宙背景辐射的形态演化密切相关。

因此,研究暗能量的性质和作用,对于理解宇宙学中的一系列问题至关重要。

二、观测暗能量的方法目前,观测暗能量主要有两种方法:超新星观测和大尺度结构观测。

超新星观测方法是通过观测远离我们的超新星爆发的光度距离关系,来确定宇宙膨胀速率并推断暗能量的性质。

通过比较观测到的超新星的亮度和红移数据,研究团队可以计算出宇宙膨胀速率。

这项工作使得研究人员对暗能量的存在和性质有了更深入的了解。

另一种观测方法是利用大尺度结构观测来研究宇宙加速膨胀过程中的暗能量。

这种观测方法又分为两个方向,一个是通过天体物理观测得到的暗能量信息,另一个是通过宇宙微波背景辐射(CMB)以及大物质结构的形成和演化,提供暗能量存在的证据。

通过这些方法,研究人员可以进一步揭示宇宙加速膨胀的机制以及暗能量的特性。

三、暗能量的理论模型研究对于暗能量的理论模型研究一直是宇宙学研究的热点。

目前提出的暗能量模型包括宇宙常数模型、动能场模型、假设场模型等。

宇宙常数模型认为暗能量是一种具有恒定能量密度的宇宙常数。

这个理论模型在解释宇宙膨胀加速的同时却没有提供暗能量的物理机制。

动能场模型则是假设暗能量是一个随空间和时间变化的标量场。

根据标量场的势能函数,研究人员可以推导出不同的动能场模型。

这些模型通过调整参数来与实验数据拟合,并得到了一定的成功。

暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战

暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战

暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战主要体现在以下几个方面:暗物质和暗能量的存在及其性质一直是天体物理学和宇宙学中的一个谜题。

尽管通过多种天文观测手段(如微波背景辐射、星系旋转曲线、引力透镜效应等)间接证实了它们的存在,但其具体本质仍然未知[1][7][12]。

例如,暗物质不参与电磁相互作用,因此无法直接探测到,只能通过引力效应来推断其存在[16]。

而暗能量则被认为是导致宇宙加速膨胀的主要原因,但其状态方程参数w的确定仍存在争议暗物质和暗能量的存在颠覆了传统的粒子物理和宇宙学标准模型。

例如,暗能量可能是一种动力学场,而不是静态的能量常数,这需要新的理论框架来解释[8][24]。

此外,暗物质粒子的假设也使得我们对宇宙的基本组成有了新的认识,例如中微子被认为是暗物质的一种候选者[5]。

暗能量和暗物质的研究不仅推动了天文学的发展,还可能引发一场物理学革命。

一些科学家认为,要成功解释宇宙加速膨胀的现象,很可能需要一场基础物理的革命。

例如,有研究提出修改引力理论或引入高阶导数来解决这些问题暗能量和暗物质的研究对于理解宇宙的最终命运至关重要。

暗能量加速膨胀导致超星团以外的结构无法形成,未来是否会停止加速膨胀尚不清楚[10]。

同时,暗物质的存在及其特性对星系和宇宙大尺度结构的形成也有重要影响对于暗物质和暗能量的研究,科学家们提出了多种假设和理论模型。

例如,有研究认为暗能量可能是空间本身的一种属性,随着空间的膨胀而增加。

另外,量子引力和物质时空统一理论有望为这些基本问题提供更深刻的认识总之,暗物质和暗能量对宇宙学理论提出了巨大的挑战,促使科学家们不断探索新的理论和方法以揭示其本质。

这些研究不仅丰富了我们对宇宙的认识,也可能带来一场重大的科学革命暗物质和暗能量的具体性质是什么,它们如何影响宇宙学理论?暗物质和暗能量是现代宇宙学研究中的两个关键概念,它们对理解宇宙的结构和演化具有重要意义。

什么是暗能量

什么是暗能量

什么是暗能量暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。

暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。

在宇宙标准模型中,暗能量占据宇宙约68.3%的质能。

暗能量的本质和特性仍然是一个谜,尽管科学家们已经获得了一些关于它的线索。

首先,暗能量具有反重力的作用,这意味着它施加一个与地球和星系等物质之间的引力相反的力量,导致宇宙加速膨胀。

这个特性暗示着暗能量可能是一种具有负压强的物质,或者它是一种与引力相互作用的能量形式。

其次,暗能量的分布似乎是均匀的,并且不随时间变化。

观测数据表明,宇宙中物质的分布和演化与暗能量的分布和性质密切相关。

这意味着暗能量在宇宙演化过程中可能扮演着重要的角色。

科学家们通过研究宇宙微波背景辐射等观测数据来推断暗能量的性质和分布。

目前,对暗能量的最广泛模型是宇宙学常数模型,其中暗能量被描述为一种充满空间的常能量密度。

这个模型可以解释宇宙的加速膨胀现象,并符合观测数据。

然而,宇宙学常数模型仍然有一些未解之谜和需要进一步研究的问题。

例如,为什么暗能量的值如此之小,以及为什么我们无法直接探测到它。

除了宇宙学常数模型外,还有一些其他的暗能量模型也被提出。

例如,标量场模型是一种动态的暗能量模型,其中暗能量具有与物质相似的动力学性质。

标量场模型可以解释观测到的宇宙加速膨胀现象,并具有可预测未来观测结果的能力。

此外,还有一些基于量子场论的模型也被提出,试图解释暗能量的本质和性质。

总之,暗能量是一种神秘而重要的物质,对宇宙的演化起着重要作用。

虽然我们对其本质和性质仍然知之甚少,但通过不断的研究和观测,我们有望揭开暗能量的神秘面纱并更好地理解宇宙的演化。

未来,科学家们将继续探索暗能量的性质和本质,并寻求更深入的理解。

同时,新的技术和观测手段的发展也将为研究暗能量提供更多的机会和可能性。

在探索暗能量的过程中,科学家们可能会面临许多挑战和难题。

例如,我们需要更精确地测量宇宙的膨胀速度和物质分布,以更好地限制暗能量的参数和性质。

关于暗物质与暗能量参数化的统一模型_吴亚波

关于暗物质与暗能量参数化的统一模型_吴亚波
[ 13, 14]
. 由图 2, 我们可以看到
DE
随红移 z 的变化. 比较图 1 与图 2, 我们可看到在高红移时 , 宇宙以非
DE
相对论物质为主导. 在低红移时 , 以暗能量为主导 , 且暗能量态方程从高红移的
[ 14]
> - 1 变化到低红移
的 DE < - 1 . 这又是一个与观测一致的结果 . 从图 3, 我们可看到减速因子由 q > 0 变化到 q < 0. 这表 明宇宙已从过去的减速膨胀转变到现在的加速膨胀, 从而更加说明了主导的暗能量是目前宇宙加速膨 胀的原因 . 然而 , 在未来,
( 12)
0DM
( 1+ z ) 3 +
0B
( 1+ z ) 3
( 13)
2
对模型的讨论
根据我们构建的暗物质与暗能量参数化的统一模型( 5 ) , 我们已得到了不同成分的密度参数随红移 z 的演化方程 ( 8) 、 ( 9) 、 ( 10) , 暗能量随红移 z 演化的态方程( 11) 以及减速因子随红移的演化方程 ( 13) . 下面 , 我们将对这些方程的物理内涵进行讨论 . 为使下面的讨论定量化, 根据文献[ 11] 提供的数据 , 我们 选取公式中的参数为 : A 0 = 0. 602, A 1 = 0 . 177 , A 2 = - 0. 199, 0B = 0 . 04, 0DM = 0. 3. 重子、 暗物质、 暗能量的密度参数随红移 z 的演化关系( 8) 、 ( 9) 、 ( 10) 已直观地反映在图 1 中 . 由此 我们可以明显 地看出用 这种参数 化的方式 给出的演 化关 系 ( 8 ) 、 ( 9) 、 ( 10 ) 与目 前人们 的认 知相一 致

暗物质与暗能量的探索解读

暗物质与暗能量的探索解读

摘要:对于暗物质与暗能量的本质或者其作用,一直以来对于人类来说都是一个很大的谜团。

从上个世纪开始,就有一大批的科学家对其进行研究、探索。

无论是爱因斯坦提出广义相对论时的宇宙常数,还是现今为了探索而组建的一个个观察小组应用现代的高新技术,无一不表明了人类对宇宙具有强烈的好奇与求知欲。

为了探索所进行的一次次实验,所取得的一次次成果,便是我接下来要讨论的问题。

Abstract: The nature of dark matter and dark energy or its effect, both for humans has been a great mystery. From the last century, there is a large number ofscientists to study it, explore. Both general relativity Einstein's cosmological constant time, or now to explore the formation of an observer group application of modern high-tech, without exception, that the universe has a strong human curiosity and thirst for knowledge. In order to explore a second experiment conducted, the results again and again made that I am going to discuss the issue.引言人类拥有数千年的文化史,而我们仅对宇宙中平日常见的4%的普通物质有深刻的认识、了解。

而宇宙中更多的是我们看不到、摸不着的暗物质与暗能量,等待着人类的发现。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

ω
1. In
w only varies below −1. The
Received 21 November 2005, Revised 23 January 2006 Supported by National Natural Science Foundation of China (90403023, 10375087) * 1) E-mail: liyh1218@
Key words scalar field, dark energy, vector field, equation of state
1
Introduction
The recent observations
[1—3]
parameter w for the general k-essence models[8] also fails to cross w = −1. suggest that the Uni-
[5] [4]
2
The evolution equation of universe in new model
Recently some dynamical dark energy models
with the property of w crossing −1 have been proposed
(Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) (Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
ห้องสมุดไป่ตู้
Abstract We propose a dark energy model with single dynamical scalar field and fixed background vector field, in which the parameter w can cross −1 during the evolution of the universe. It is found that in certain cases w can cross −1 and transition from decelerating to accelerating occur at z ≈ 0.2 and z ≈ 1.7 respectively, which is consistent with the observations.
30 2006
6 6 HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS
Vol. 30, No. 6 Jun., 2006
Scalar-Field Model for Dark Energy with a Fixed Background Vector Field *
LI Yan-Heng1)
verse consists of dark energy (73%), dark matter (23%) and baryon matter (4%). What the dark energy becomes one of the essential questions in theoretical physics and cosmology. Although the simplest form of dark energy — the cosmological constant — fits the observation is evidence
eff LT = LEH + Lm + Lφ , [3]
only interested in the late stage of the evolution of the universe, all matter can be regarded as dust, whose
3 energy density satisfies ρ = ρ0 a3 0 /a . Then, the Fried-
where Aµ is the fixed background covariant vector. In Ref. [14], it has been shown that due to the existence of a fixed background vector field, the parameter w of dark energy for a flat universe may cross w = −1 in
mann equation reads H2 + (2) Let ϕ = b0 = h= 8πG φ, 3 8πG A0 , 3 H0 H . H0 χ= ˙ 8πG φ , 3 H0 8πGV (φ) , 2 3 H0 (12) k 8πG 1 ˙ 2 ˙ ρ0 a3 0 = φ − φA + v ( φ ) + . (11) 0 a2 3 2 a3
[9—14]
quite well, which has the ef-
. In the present letter, we shall further
[14]
fective equation of state p = −ρ, or w = −1, there to show that dark energy might evolve from ω > −1 in the past to ω < −1 today. It seems that the dynamics model with a varying w is preferable rather than the simple constant. Various models have been proposed in order to describe the evolving dark energy. Most of them are characterized by a scalar field, which grew in part out of the inflation scenario in part from ideas from particle physics. Unfortunately, most of these dynamical dark energy models cannot explain the fact w crossing −1. For example, w in the quintessence models is always evolving in the range of −1 the phantom models
522 — 525
6
523
the evolution of the universe. Since the cosmological observations prefer that the universe is closed , we will study the model in a closed universe. The present letter is to focus on the problem. Consider the Lagrangian
2
v (ϕ) =
(3)
Eq. (10) and Eq. (11) can be simplified as dimensionless ordinary differential equations dϕ χ = − , dz h(1 + z ) 3(χ − b0 ) v ′ (ϕ) dχ = + , dz 1+z h(1 + z ) and h2 = 1 2 χ − b0 χ + v (ϕ) + 2 k (1 + z )2 ΩM0 (1 + z )3 − 2 2 . a 0 H0 χ2 − 2χb0 − 2v (ϕ) . χ2 − 2χb0 + 2v (ϕ) (13) (14)
[7] [6]
study the scalar-field model for dark energy with a fixed background vector field . In this model the dark energy is effectively described by a dynamical scalar field coupled to a fixed background vector field with a constant norm and constant zeroth-component in a comoving system, which describes some unknown effects of the universe. Namely, the dark energy is supposed to be governed by the Lagrangian, 1 eff Lφ = g µν φ,µ φ,ν − g µν φ,µ Aν − V (φ). 2 (1)
(15)
In terms of new variables, Eq. (7) becomes w= (16)
For a closed universe the present values which serve as the initial values of integration are taken as ω0 = −1.33, ΩM0 = 0.275, 1 ΩDE0 := ( χ2 − b0 χ + v )|z=0 = 0.745, 2 (χ2 − 2b0 χ)|z=0 = −0.246, v |z=0 = 0.868 concordant with the observation data
where LEH and Lm are the Lagrangian for gravity and for matter, including bayonic matter and dark matter. Suppose the universe is homogenous and isotropic, namely satisfying the cosmological principle as usual, so that the Robertson-Walker metric ds2 = dt2 − a2 (t) can be used. The stress-energy tensor for the homogenous and isotropic scalar field is ˙ 2 δ 0 δ 0 − 2φA ˙ 0 δ0 δ0 − Tµν = φ µ ν µ ν 1 ˙ 2 − 2φA ˙ 0 − 2V (φ)). gµν (φ (4) 2 It is equivalent to perfect fluid with energy density 1 ˙2 ˙ ρφ = φ − φA0 + V (φ) (5) 2 and pressure 1 ˙2 ˙ pφ = φ − φA0 − V (φ), (6) 2 respectively. The effective equation of state for the dark energy is p = wρ with ˙ 2 − 2φA ˙ 0 − 2V (φ) φ w= . 2 ˙ ˙ 0 + 2V (φ) φ − 2φA Remember that the energy density ρφ seen that for A0 > 0, −1, φ ˙ 2A0 or φ ˙ w < −1, 2A > φ ˙ > 0, 0 for A0 < 0, −1, φ ˙ 0 or φ ˙ w < −1, 0 > φ ˙ > 2A0 . (7) 0. It can be dr 2 + r2 dΩ2 1 − kr2
相关文档
最新文档