挠率在宇宙学和洛伦兹破缺理论中的应用

In the 21st century, problems in cosmology and Planck scale physics are the biggest issues for all physicists. Torsion is possibly the solution to these problems. This project is to consider the effects of torsion in these problems. Main research contents are as follows: (1) We study the effects of torsion on the early-time and the late-time cosmic evolution in the Poincare gauge theory of gravity. The theoretical results are compared with those of astronomical observations. Furthermore, we also discuss the structure formation in this model. (2) We theoretically study Lorentz-violating terms with torsion, and discuss the constraints on torsion from experiments and astronomical observations. We also consider one of the solutions to the Lorentz-violating model with torsion, the tensor monopole, and its observational signatures. Investigations of torsion cosmology and Lorentz violation in Riemann-Cartan spacetimes will give us better understanding of the role played by torsion in physics.

宇宙学中的诸多疑难问题和普朗克尺度上的物理问题是二十一世纪物理学面临的巨大挑战。将挠率引入到宇宙学和洛伦兹对称破缺理论中是解决这些疑难的一种可能途径。本项目在有挠率的黎曼-嘉当时空中考虑这些疑难问题。主要研究内容：（1）研究在彭加莱引力规范理论框架中挠率对宇宙晚期和早期演化的影响，并与现有观测进行比对。在此基础上，研究宇宙后期的结构形成。（2）从理论上研究各种带挠率的洛伦兹对称破缺项，并研究实验上和观测上对挠率项的限制。研究相应模型产生的张量单极子解，并讨论它的可观测信号。综合上述两个部分研究，我们可以更好地理解挠率在物理中的作用。

广义相对论中的诸多疑难问题，如宇宙的加速膨胀，黑洞的奇性等都是二十一世纪物理学面临的巨大挑战。改写Einstein-Hilbert作用量是解决这些疑难的一种可能途径。本项目在改写的Einstein-Hilbert作用量的理论模型中考虑这些疑难问题。主要研究内容：1）找到了在洛伦兹对称破缺的有质量引力理论中的场方程的新的球对称解析解，并研究了此解的稳定性和它的观测效应。2）利用动力学分析讨论了具有可变号相互作用项的广义Chaplygin宇宙的演化行为。研究表明该宇宙学模型存在稳定的吸引子解缓解了宇宙巧合问题，且随着时间演化的相互作用是振荡的并最终趋于零。3）利用6阶WKB法计算推广的Ayon-Beato-Garcia（ABG）正则黑洞的拟正则频率，得到了拟正则模和其参量之间的关系，并得到了在角谐指标足够大时拟正则频率的解析式。这些结果表明该黑洞是稳定的。4）用状态诊断法讨论了引力彭加莱规范理论的加速膨胀宇宙，发现不同的挠率参量的取值范围将得到完全不同的宇宙学演化。这些理论研究将在未来的天文观测和大型加速器实验中进一步比对鉴别其优劣从而筛选出合理的理论模型。