基本信息

项目名称:
动力学暗能量的新参数化
小类:
数理
简介:
1998年,两个超新星观测小组发现了宇宙正在加速膨胀。由此掀起了研究暗能量的热潮。 本文提出了暗能量状态方程的两种新参数化,对数形式和振荡形式 ,成功地避免了CPL参数化的未来发散问题。利用上述模型能够用来研究动力学暗能量的整个演化史并预测未来的演化。通过最新的观测数据对CPL模型及新模型的参数限制,结果显示数据更支持提出的新模型。
详细介绍:
宇宙学是21世纪物理学研究的重点课题。伴随着超新星观测、微波背景辐射,大尺度结构等天文观测数据的越来越精确,宇宙学的研究正进入一个黄金时代。宇宙学研究的核心问题之一就是有关暗能量的问题。1998年,两个超新星观测小组通过测量Ia型超新星的距离-红移关系发现了宇宙正在加速膨胀,由此掀起了研究暗能量的热潮。按照人们之前的认识,宇宙中常规的产生引力的物质只会导致宇宙收缩或者是减速膨胀而不会出现宇宙加速膨胀的结果。因此科学家提出宇宙中还存在一种神秘的能够产生负压强作用推动宇宙加速膨胀的暗能量。 暗能量的性质主要由其状态方程(EOS)参数w表征。为探究暗能量的性质,近年来,许多针对暗能量状态方程的参数化模型被提出,它已成为探索暗能量的动力学性质的有力工具。自从Chevallier-Polarski-Linder 2003年提出CPL参数化,由于其较好的性质,已经被国内外同行广泛地使用和研究。且很多文献提出了基于CPL参数化的新形式,如JBP参数化,UIS参数化等。但是所提出的参数化都没能克服CPL参数化在未来发散的问题,从而不能从真正意义上覆盖标量场及其它暗能量理论模型。 本文提出了暗能量状态方程的两种新参数化,对数形式和振荡形式 ,成功地避免了CPL参数化的未来发散问题,我们利用上述模型来研究动力学暗能量的整个演化史并能够预测宇宙的终极命运。通过最新的观测数据包括Ia型超新星(SN),重子声学振荡(BAO)和宇宙微波背景辐射(CMB)联合对CPL模型及新模型的参数限制,结果显示数据更支持我们提出的新模型。新模型对未来演化的预测及特性在本文进行了详细讨论。

作品专业信息

撰写目的和基本思路

本文首先分析了 CPL参数化的优点,同时指出了其在未来发散的缺点,不能够从真正意义上覆盖标量场模型及其它暗能量的理论模型。为克服以上缺点并兼容CPL参数化的优点,我提出了新的参数化。为了检验新的参数化是否被观测数据支持,采用最新观测数据进行参数限制。利用新参数化,重构暗能量状态方程及减速因子的演化行为,对暗能量未来的演化进行了预测。计算结果表明观测数据支持提出的新参数化。

科学性、先进性及独特之处

先进性在于它涉及最前沿领域——暗能量。对暗能量状态方程进行参数化是比较流行的探究暗能量性质的方向。科学性在于使用最新的观测数据包括Ia型超新星,重子声学振荡,和宇宙微波背景辐射联合对新参数化进行限制。并用MCMC方法编程计算。独特之处在于:克服了CPL参数化的未来发散问题,并兼容CPL模型的优点;对暗能量可能具有的振荡特性作了探讨;新参数化不仅能用来解释暗能量过去的演化,还能够预测未来的演化。

应用价值和现实意义

可用于探索暗能量的动力学性质,预测宇宙未来的演化,并覆盖标量场及其它暗能量模型,为暗能量的参数化提供新方案。

学术论文摘要

本文指出CPL参数化存在一个问题,即暗能量状态方程在未来发散,因此这个模型只能用来描述过去的演化历程而不能预测未来的演化。为了克服这个缺陷,本文提出了暗能量状态方程的两种新参数化,对数形式和振荡形式 ,成功地避免了CPL参数化的未来发散问题,我们利用上述模型来研究动力学暗能量的整个演化史并能够预测宇宙的终极命运。通过最新的观测数据对CPL模型及新模型的参数限制,结果显示数据更支持我们提出的新模型。新模型对未来演化的预测及特性在本文进行了详细讨论。

获奖情况

2011年5月《Probing the dynamics of dark energy with novel parametrizations 》(第一作者) 发表在国际物理学权威期刊《Physics Letters B》699 (2011) 233-238,影响因子5.083

鉴定结果

Elsevier SD及SCI检索结果:论文已发表在Physics Letters B, Volume 699, Issue 4, 16 May 2011, Pages 233-238

参考文献

[1] M. Chevallier, D. Polarski, Int. J. Mod. Phys. D 10 (2001) 213, E.V. Linder, Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 091301, astro-ph/0208512. [2] E. Komatsu, et al., WMAP Collaboration, Astrophys. J. Suppl. 192 (2011) 18, arXiv:1001.4538 [astro-ph.CO] [3] R. Amanullah, et al., Astrophys. J. 716 (2010) 712, arXiv:1004.1711 [astro-ph.CO].等

同类课题研究水平概述

当前国内外有很多文献对暗能量状态方程进行参数化,它已成为探索暗能量的动力学性质的有力工具。自从Chevallier-Polarski-Linder 2003年提出CPL参数化,由于其较好的性质,已经被国内外同行广泛地使用和研究。且很多文献提出了基于CPL参数化的新形式,如JBP参数化,UIS参数化等。但是所提出的参数化都没能克服CPL参数化在未来发散的问题,从而不能从真正意义上覆盖标量场及其它暗能量理论模型。该论文成功地克服了CPL参数未来发散的问题,本模型不仅能够用来解释暗能量过去的演化,而且具有预测未来的能力。并且得到了观测数据的支持。
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