[论文解读] Dark Energy Generated by Warped Cosmic Strings

Reinoud Jan Slagter|arXiv (Cornell University)|Jul 28, 2014

Cosmology and Gravitation Theories被引用 1

一句话总结

本文提出，通过时间变化的翘曲因子驱动，五维翘曲时空几何可动态生成布朗子——一种准粒子激发——其源于膜上自引力的U(1)标量-规范场。关键结果为规范场与标量场的质量比α从>1演化至<1，通过能量损失实现静态全局弦解，表明在翘曲紧化中的宇宙弦动力学可表现出类暗能量行为。

ABSTRACT

Abstract. If we live on the weak brane in a warped 5D bulk spacetime, gravitational waves and brane fluctuations can be generated by a part of the 5D Weyl tensor and carries information of the gravitational field outside the brane. We consider the U(1) self-gravitating scalar-gauge field on the warped spacetime without bulk matter. It turns out that ”branons ” can be formed dynamically, due to the modified energy-momentum tensor components of the cosmic string. It turns out that the parameter α, i.e., the gauge-to-scalar mass, changes from a value&amp;gt; 1 to a value &amp;lt; 1 and the solution approaches a static global string by shedding off wave energy. It is the time-dependent part of the warp factor which triggers this extraordinary behavior. 1.

研究动机与目标

• 研究翘曲五维几何如何影响膜上自引力U(1)标量-规范场的动力学。
• 理解在无体相物质条件下布朗子作为准粒子的形成与演化机制。
• 分析时间依赖的翘曲因子在改变规范场与标量场质量比α中的作用。
• 确定系统是否通过能量耗散演化为静态全局弦构型。
• 探讨该动力学对膜世界宇宙学中暗能量生成的启示。

提出的方法

• 使用包含弱膜的五维翘曲体时空建模系统，膜上存在U(1)自引力标量-规范场。
• 从五维Weyl张量推导修改后的能量-动量张量分量，其与膜涨落耦合。
• 分析膜上的有效场论，识别由修改后的应力-能量结构产生的布朗子模式。
• 利用时间依赖的翘曲因子作为动力触发器，追踪规范场与标量场质量比α的演化。
• 数值或解析求解场方程，观察系统趋近静态全局弦解的过程。
• 利用翘曲因子的时间变化解释α从>1到<1的转变，表明能量损失与稳定化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在五维翘曲时空中的时间依赖翘曲因子如何影响膜上U(1)标量-规范场的动力学？
• RQ2 在无体相物质条件下，何种条件导致布朗子作为稳定或准稳定激发的形成？
• RQ3 系统松弛过程中，规范场与标量场质量比α如何演化，其变化由何触发？
• RQ4 系统在多大程度上演化为静态全局弦构型，能量辐射在此过程中起何作用？
• RQ5 该翘曲时空中的动力学过程是否可通过宇宙弦动力学产生类暗能量行为？

主要发现

• 时间依赖的翘曲因子触发了一类动力学演化，使规范场与标量场质量比α从大于1的值降低至小于1的值。
• 由于五维Weyl张量在膜上诱导的修改后能量-动量张量分量，布朗子作为稳定或准稳定激发出现。
• 系统因松弛过程中的波能量辐射而演化为静态全局弦构型。
• 无体相物质并不妨碍布朗子的形成，表明其起源纯粹为几何与动力学效应。
• α的转变与翘曲因子的时间变化直接关联，凸显其在系统演化中的核心作用。
• 最终的静态全局弦态表明，该机制或可通过翘曲膜世界模型中长寿命宇宙弦构型实现暗能量生成。