利用OM诊断研究宇宙标准模型开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

自1998年对ia型超新星的观测表明宇宙正在加速膨胀以来,宇宙微波背景辐射(cmb)、重子声学振荡(bao)、大尺度结构的测量等不同的观测方法也都验证了这一事实,cdm模型已经不能很好地解释天文观测结果。目前解释宇宙加速膨胀的主要理论,一类是修改爱因斯坦场方程的几何部分,即修改引力理论,如f(r)理论、膜世界绘景等,另一类是修改爱因斯坦场方程的物质部分,在作用量中加入额外的能量密度分量,如宇宙学常数模型、标量场模型等。其中当前最主流的模型是Λcdm模型,是最简单也是目前与观测数据符合的最好的模型。该模型的状态方程恒为-1,能量密度是常数,不随时间变化。虽然到目前为止,所有观测证据都与存在非零宇宙常数Λ且不随时间演化的假设一致,但这种模型在理论上并不令人满意,与量子场论不兼容,同时也存在巧合性问题、精细调节问题等,观测上也开始出现迹象表明该模型可能不是我们宇宙的最佳描述。因此我们需要一种方法对宇宙学常数模型进行检测和评估。

检测宇宙学模型的传统方法是使用已有的观测数据对模型进行参数限制和比较,但很多时候我们得到的观测数据都基于特定暗能量模型所做出的假设,存在循环论证的问题,因此我们需要一种替代方法,能区分宇宙学常数和不断演化的暗能量,同时又不依赖暗能量假设及其状态方程。sahni、shafieloo和starobinsky等人在2008年提出了被称为om诊断的方法,通过在Λcdm模型中适当重新排列哈勃函数的等式,能够构建一个新的函数,如果是标准模型,则其值始终等于Ωm,0。任何偏离将表明标准模型出现问题。在2012年,他们还考虑了一种广义两点诊断法,该方法在Λcdm模型中也应等于Ωm,0,但优势在于能够同时应用两个不同红移处的数据进行计算,进而使样本量大大增加。

在sahni、shafieloo和starobinsky等人2014年的论文中,他们使用三个精确测量的h(z)值(h(z=0)=70.6±3.3km/(sec·mpc),h(z=0.57)=92.4±4.5km/(sec·mpc),h(z=2.34)=222±7km/(sec·mpc))进行了om诊断,发现得到的三个值与planck的观测结果存在很大误差,可能意味着Λcdm模型与当前观测数据存在较大偏差。这一结论对于暗能量研究至关重要,因此有必要使用更多的h(z)数据进行进一步的测试。

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2. 研究的基本内容与方案


本课题的目标是使用当前最全的h(z)数据,利用om诊断来对宇宙标准模型的合理性进行详细研究。在Λcdm模型中,哈勃参数符合方程

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3. 研究计划与安排

1-3周:文献调研,学习编程,完成开题报告

4-6周:收集数据,学习统计方法,开始编写程序

7-9周:完成初步计算

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]祁景钊.暗能量模型的甄别与动力学研究[d].保定:河北大学,2013

[2]陈云.暗能量的理论模型[j].天文学进展,2009,(2)

[3]邵颖.暗能量的标量场模型[d].大连理工大学,2007

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