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宇宙暴胀过程中的高阶量子涨落效应研究开题报告

 2020-02-10 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

标准宇宙学模型在理论上很好地解释了微波背景辐射、原初核合成、大尺度结构形成等一系列问题,但是标准模型本身在理论上解释不了视界、平坦性、磁单极、小的各向异性等问题。为了解决理论上的这些问题,人们引入了暴涨的概念。即在热大爆炸之前,宇宙经历了一段加速膨胀的时期,在远远小于1秒的时间里,宇宙的半径增大了100万亿亿亿倍。在这一时期,宇宙空间的尺度(大小)指数式的膨胀,而与此同时,共动视界面的尺度几乎没有变化。因此,原本分布在视界面之内的初始扰动(包括量子涨落和经典的扰动)随着时空膨胀被拉伸到了视界面之外。这些量子涨落将与时空曲率相耦合,导致早期宇宙中物质密度分布的不均匀,从而成为后期星系、星团形成最初的种子。

宇宙的暴涨一般是通过标量场实现的。在宇宙极早期,标量场(也称暴涨子)处于势能v (#981;)很大的地方,而且它的势能非常平坦,可以看成一个常数,宇宙的能量主要由暴涨子的势能提供。随着时间的变化,标量场缓慢地向势能小的方向滚动,哈勃参数也随之缓慢地减小,标度因子几乎以指数形式增长。

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2. 研究的基本内容与方案

1设计目标和基本内容

求解暴胀过程的标量量子涨落的高阶修正,特别是在60个efolds附近对功率谱和谱指标的修正,计算高阶涨落对曲率扰动的影响,对未来微波背景辐射的情况作出预测.

2拟技术方案与措施

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,学习宇宙学的初步内容。完成开题报告。

第4-7周:学习使用量子场论方法计算desitter时空中标量量子涨落圈图贡献。

第8-11周:求解暴胀过程中标量场的圈图贡献大小,并找出其随着阶数的变化规律,及其和时空曲率的耦合。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]俞允强. 广义相对论引论. 北京大学出版社. 1997

[2]卡西莫·斑比, 艾·迪·多戈夫. 粒子 宇宙学导论. 复旦大学出版社

[3]龚云贵. 宇宙学基本原理(第一版). 北京:科学出版社,2013年.

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