[论文解读] Dilaton cosmology and phenomenology

M. Gasperini|ArXiv.org|Feb 20, 2007

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 5被引用 10

一句话总结

本文探讨了标度子宇宙学作为早期宇宙暴胀和晚期宇宙加速的框架，提出了一种由标度子场驱动的前大爆炸场景，并研究了其对暗能量和引力波探测的现象学影响。主要成果包括保持对偶性不变的非局域耦合，以及一种新颖的标度子起源的暗能量，与五次元标量场模型不同。

ABSTRACT

This paper is dedicated to Gabriele Veneziano on his 65th birthday. Most of the results reported here are known results, due to Gabriele, or obtained in collaboration with him, or inspired by our joint work on string cosmology. A few new results are also presented concerning the duality invariance of a non-local dilaton coupling to the matter sources, and its possible cosmological applications in the context of the dark-energy scenario.

研究动机与目标

• 探讨标度子场在宇宙学情景中的作用，特别是早期宇宙暴胀和晚期宇宙加速。
• 研究标度子场与物质源之间非局域耦合的现象学后果，同时保持对偶性对称性。
• 提出一种标度子起源的暗能量，与传统的五次元标量场模型形成对比。
• 研究通过引力波探测器探测遗迹标度子辐射的可能性。

提出的方法

• 构建一个前大爆炸宇宙学情景，其中标度子主导背景演化，导致一个与标准减速膨胀对偶的加速相。
• 利用非局域有效作用量推导标度子场的运动方程，纳入与物质和曲率的对偶性不变耦合。
• 对有效作用量应用泛函导数技术，推导场方程，包括涉及狄拉克函数及其导数的非局域项。
• 利用标度子耦合的对偶性对有效作用量的形式施加约束，确保与弦理论对偶性的一致性。
• 分析宇宙中可能存在一种遗迹标度子辐射背景，可被当前或近未来的引力波天线探测到。
• 将标度子驱动的暗能量模型与标准五次元标量场模型进行比较，突出其在动力学和宇宙学演化方面的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 标度子场能否在宇宙学中驱动一个加速的前大爆炸阶段，它如何通过双重性与标准大爆炸演化相关联？
• RQ2 标度子与物质源之间对偶性不变的非局域耦合对宇宙动力学有何影响？
• RQ3 目前宇宙中是否存在可探测的标度子辐射遗迹背景，如果存在，如何观测？
• RQ4 标度子场能否为解释观测到的宇宙加速提供一个可行的替代方案，以取代五次元标量场？
• RQ5 与传统的标量场模型相比，标度子驱动的暗能量模型在其动力学和现象学特性上有哪些不同？

主要发现

• 本文推导出标度子与物质源之间对偶性不变的非局域耦合，保持了弦理论在T对偶下的对称性。
• 实现了一个前大爆炸宇宙学情景，其中标度子主导能量密度，导致一个与标准大爆炸演化对偶的加速膨胀相。
• 提出宇宙中存在一种遗迹标度子辐射背景，可能被当前或近未来的引力波探测器探测到。
• 标度子场可提供一种与五次元标量场不同的暗能量起源，其非局域动力学和对偶性质具有独特性。
• 通过泛函方法推导出标度子的有效场方程，表明涉及标度子场的狄拉克函数及其一阶导数的非局域项对一致性至关重要。
• 该模型表明，当对偶性不变时，标度子与物质和曲率的耦合可导致一个与弦理论相容的一致宇宙学框架。