[论文解读] Cosmic strings in Horava-Lifshitz Gravity

Davood Momeni|arXiv (Cornell University)|Oct 6, 2009

Cosmology and Gravitation Theories被引用 2

一句话总结

本文研究了霍瓦拉-利夫希茨引力中的宇宙弦，这是一种非相对论性、紫外完备的引力理论，在大距离下退化为广义相对论。本文推导出最一般的宇宙弦解，表明耦合常数如何扭曲弦的质量线密度，并计算了在质量粒子上的自能，耦合常数的约束条件为宇宙学检验提供了可能。

ABSTRACT

Ho$\check{ extbf{r}}$ava proposed a non-relativistic renormalizable theory of gravitation, which is reduced to general relativity (GR) in large distances (infra-red regime (IR)). It is believed that this theory is an ultra-violet (UV) completion for the classical theory of gravitation. In this paper, after a brief review of some fundamental features of this theory, we investigate it for a static cylindrical symmetric solution which describes \emph{Cosmic string} as a special case. We have also investigated some possible solutions, and have seen that how the classical GR field equations are modified for generic potential $V (g)$. In one case there is an algebraic constraint on the values of three coupling constants. Finally as a pioneering work we deduce the most general \emph{cosmic string} in this theory. We explicitly show that how the \emph{coupling constants} distort the mass parameter of \emph{cosmic string}. We deduce an explicit function for mass per unit length of the space-time as a function of the \emph{coupling constants}. We compare this function with another which Aryal et al [58] have found in GR.Also we calculate the self-force on a massive particle near Ho$\check{ extbf{r}}$ava-Lifshitz straight string and we give a typical order for the \emph{coupling constants} $g_{9}$. This order of magnitude proposes a cosmological test for validity of this theory.

研究动机与目标

• 研究霍瓦拉-利夫希茨引力中的宇宙弦解，作为广义相对论紫外完备化的候选理论。
• 确定该理论中耦合常数如何与广义相对论相比改变宇宙弦的质量线密度。
• 在该框架下计算质量粒子在直宇宙弦附近的自能。
• 推导出对耦合常数（尤其是g9）的约束条件，这些约束可能通过宇宙学手段进行检验。

提出的方法

• 推导霍瓦拉-利夫希茨引力中的静态、轴对称解，以建模宇宙弦。
• 分析由通用势V(g)修正的场方程，导出对耦合常数的代数约束。
• 显式计算质量线密度作为耦合常数的函数。
• 利用修正的时空几何计算质量粒子在直宇宙弦附近的自能。
• 将推导出的质量线密度函数与阿亚尔等人在广义相对论中的结果进行比较。
• 基于物理一致性和宇宙学约束，估计耦合常数g9的数量级。

实验结果

研究问题

• RQ1 与广义相对论相比，霍瓦拉-利夫希茨引力如何改变宇宙弦的质量线密度？
• RQ2 在考虑宇宙弦解时，该理论中的耦合常数会引出何种代数约束？
• RQ3 在霍瓦拉-利夫希茨引力中，质量粒子在宇宙弦附近的自能与广义相对论中的结果有何不同？
• RQ4 耦合常数g9的典型数量级是多少？它如何可能通过宇宙学手段进行检验？
• RQ5 霍瓦拉-利夫希茨引力中宇宙弦解的最一般形式是什么？

主要发现

• 霍瓦拉-利夫希茨引力中宇宙弦的质量线密度被明确表达为耦合常数的函数，显示出质量参数的直接扭曲。
• 推导出一个代数约束，限制了该理论特定情况下三个耦合常数的取值。
• 计算了质量粒子在直宇宙弦附近的自能，提供了一个对理论参数敏感的物理可观测量。
• 估计了耦合常数g9的数量级，为霍瓦拉-利夫希茨引力的有效性提供了潜在的观测检验途径。
• 霍瓦拉-利夫希茨引力中质量线密度的表达式与阿亚尔等人在广义相对论中的结果不同，凸显了该理论的独特预测。
• 本研究建立了一个通过宇宙弦的宇宙学观测检验霍瓦拉-利夫希茨引力的框架。