【摘 要】
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宇宙学标准模型(CSM)以广义相对论(GR)为引力理论基础建立。在背景演化上,CSM包含了暴胀和后期加速膨胀两个阶段。两次加速膨胀的存在是CSM符合观测数据的基础,但二者产生的机制尚不清楚。本文以Poincaré规范引力(PGG)理论为基础,研究暴胀和后期加速膨胀产生的机制。基于以上考量,第1章(绪论)简要介绍了 GR和CSM以及规范场论的发展历史。第2、3、4章分别介绍了 PGG的运动学、动力学
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宇宙学标准模型(CSM)以广义相对论(GR)为引力理论基础建立。在背景演化上,CSM包含了暴胀和后期加速膨胀两个阶段。两次加速膨胀的存在是CSM符合观测数据的基础,但二者产生的机制尚不清楚。本文以Poincaré规范引力(PGG)理论为基础,研究暴胀和后期加速膨胀产生的机制。基于以上考量,第1章(绪论)简要介绍了 GR和CSM以及规范场论的发展历史。第2、3、4章分别介绍了 PGG的运动学、动力学以及拉氏量的选取。第5章利用自旋投影算符方法研究了九参数宇称守恒规范场拉氏量(PGL9+)的粒子谱。发现在GR的两个无质量spin-0+,2+模式基础上,PGL9+还包含六个潜在有质量模式spin-0±,1±,2±,并通过计算传播子得到了该拉氏量的无鬼场、无速子条件。特别地,当确保spin-0±模式有质量时,无鬼场、无速子条件导致spin-1±,2±模式无质量。第6章研究了 PGL9+的两个有质量spin-0±模式在宇宙背景演化过程中的作用。根据拉氏量参数的限制可分成两种情况讨论。一种情况,当限制拉氏量参数使得spin-0+模式无质量同时spin-0-模式非动力学时,系统约化为两组解析解。一组在宇宙早期等同于Starobinsky暴胀模型,另一组在后期出现常数能量密度项,可以解释为“暗能量”。通过与当前观测数据比较,我们估算出了剩余参数的取值。另一种情况,若保留两个spin-0±模式的质量和动力学性质则得到一组一般解,形式上是在CSM背景解的基础上耦合一个标量和一个赝标量场,且二者共有一个四次势。数值分析表明,在宇宙早期,有质量spin-0+模式能够主导产生慢滚暴胀,是暴胀子。该暴胀具有足够e-folds、可自发退出并导致再热,而且有较好的稳定性。而有质量spin-0-模式在慢滚暴胀开始后与暴胀子退耦,在再热时期状态参量均值为零,可以作为暗物质的候选者。
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