后PLANCK时期的反弹宇宙学研究

The early universe has always been attracting many many cosmologists as a hot topic. Although credits have been given to the inflationary universe as mainstream model for the early universe, problems remain unsettled, such as the Big-Bang singularity, as well as the explanation to the anomalies discovered by the newest PLANCK observational data. Inflation is not the sole possibility for the early universe, and there exist many many other possibilities. In this project, we will try to study other cases of the early universe, starting with another popular theory: the bouncing universe. Under this theory, we will try to study the possible evolutions of the universe, to solve other theoretical problems of bouncing cosmology, and to explain the anomalies that exists in the observational data, such that the newest data can impose useful tests on this theory. If it shows advantage in solving those problems, and is consistent with observations, then it will certainly provide us more new knowledge to our early universe.

早期宇宙一直是宇宙学家们十分关注的热点话题。虽然目前暴涨宇宙作为主流的早期宇宙理论已经为大多数人们所认可，但仍有一些问题没有解决，如大爆炸宇宙的奇点问题，对最新的PLANCK观测数据显示的各种宇宙学反常的解释等等。暴涨理论并不是唯一的早期宇宙理论，早期宇宙的演化除暴涨之外还有很多种可能性。在此项目中，我们将尝试从另一个被广泛关注的理论——反弹宇宙理论入手，研究早期宇宙演化的其他可能情况，解决反弹宇宙学的其他理论问题，并尝试用该模型下解释PLANCK数据中的一些反常问题，以期数据能对理论提供检验的手段。如果反弹宇宙理论在对理论问题的解决上表现出优越性，同时又能和观测相容的话，那必将给我们提供更多更新的对早期宇宙的认识。

目前较为流行的大爆炸＋暴胀的标准宇宙模型似乎为我们提供了一个近乎完美的早期宇宙图景，但却存在着原初奇点问题。反弹宇宙学为我们提供了解决奇点问题的一种可能方案，但其自身也有很多需要完善的地方。特别是PLANCK新数据的公布进一步确认了微博背景辐射中存在一些大尺度上的反常，对反弹宇宙学模型的建立带来了新的挑战。本项目旨在研究这一时期下反弹宇宙学所面临的新的问题，包括理论上的各向异性问题、梯度不稳定性问题等以及如何更好的与观测相符等问题，并取得了较多的进展。.我们构造了能够避免各向异性问题的反弹暴胀模型，并发现该模型同时能解释PLANCK数据所给出的大尺度功率谱压低等反常。并且通过将驱动反弹暴胀的场解释为Higgs场，我们尝试将我们的模型与粒子物理标准模型联系起来。我们还从有效场论的角度分析了避免剃度不稳定性的一般性条件，在建立一个健康的早期宇宙理论的道路上迈出了坚实的一步。最后，我们讨论了在一般修改引力框架下实现一个健康反弹模型的可能性。