Luận án Cosmology Beyond Einstein của Adam Ross Solomon
Luận án: Cosmology beyond einstein. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net
University of Cambridge
Physical Sciences
Luan An
Doctoral Thesis
Năm xuất bản
Số trang
239
Thời gian đọc
36 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- Vượt Giới Hạn Thuyết Tương Đối Rộng Einstein
- Số trang:
- 239 trang
- Trường:
- University of Cambridge
- Chuyên ngành:
- Physical Sciences
- Tác giả:
- Adam Ross Solomon
- Năm:
- 2017
Tóm tắt nội dung luận án
I.Vượt Giới Hạn Thuyết Tương Đối Rộng Einstein
Thuyết Tương Đối Rộng (GR) của Einstein là một thành tựu vĩ đại. Nó thay thế lý thuyết hấp dẫn của Newton, mô tả không thời gian cong bởi vật chất và năng lượng. GR thành công trong việc giải thích nhiều hiện tượng vũ trụ, từ quỹ đạo hành tinh đến sóng hấp dẫn. Tuy nhiên, nó gặp giới hạn ở các điều kiện cực đoan, như bên trong lỗ đen hoặc ngay sau Vụ Nổ Lớn. Nghiên cứu này khám phá những giới hạn đó và tìm kiếm các mô hình vũ trụ học mới. Mục tiêu là mở rộng hiểu biết về vũ trụ vượt xa khuôn khổ Einstein. Lý thuyết mới cần giải quyết những bí ẩn còn tồn tại.
1.1. Thuyết hấp dẫn của Einstein Thành tựu và thách thức
Thuyết Tương Đối Rộng mô tả hấp dẫn là sự uốn cong của không thời gian. Nó hoạt động xuất sắc trong các môi trường có tốc độ gần ánh sáng và lực hấp dẫn mạnh. Hấp dẫn của Newton trở thành một trường hợp giới hạn. Tuy nhiên, GR không tương thích với cơ học lượng tử. Nó không cung cấp lời giải thích đầy đủ cho toàn bộ vũ trụ. Những điểm kỳ dị như lỗ đen, Vụ Nổ Lớn vẫn là thách thức lớn.
1.2. Nhu cầu vượt ra ngoài mô hình chuẩn
Mô hình chuẩn của vũ trụ học, dựa trên GR, gặp khó khăn trong việc giải thích vật chất tối và năng lượng tối. Hai thành phần này chiếm phần lớn năng lượng-vật chất của vũ trụ. GR cũng chưa thể mô tả một cách thỏa đáng vũ trụ sơ khai. Cần có một lý thuyết hấp dẫn hoàn chỉnh hơn. Lý thuyết này sẽ tích hợp các hiện tượng lượng tử và giải thích các quan sát thiên văn hiện đại. Điều này thúc đẩy việc tìm kiếm các lý thuyết hấp dẫn sửa đổi.
1.3. Nghiên cứu tiên phong trong vũ trụ học hiện đại
Luận án này đại diện cho nghiên cứu tiên phong trong lĩnh vực vũ trụ học. Nó tìm cách giải quyết các vấn đề chưa được giải đáp của GR. Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các khung lý thuyết mới. Các khung này có thể giải thích sự tồn tại của vật chất tối và năng lượng tối. Nó cũng xem xét các kịch bản vũ trụ sơ khai khác nhau. Luận án đóng góp đáng kể vào việc mở rộng kiến thức khoa học. Nó cung cấp nền tảng cho các khám phá trong tương lai.
II.Giải Quyết Bí Ẩn Vật Chất Tối Năng Lượng Tối
Vật chất tối và năng lượng tối là hai thành phần bí ẩn nhất của vũ trụ. Chúng không thể quan sát trực tiếp nhưng ảnh hưởng mạnh mẽ đến cấu trúc và sự giãn nở của vũ trụ. Vật chất tối tạo ra lực hấp dẫn nhưng không tương tác với ánh sáng. Năng lượng tối thúc đẩy sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ. Giải quyết bản chất của chúng là chìa khóa để hoàn thiện mô hình vũ trụ học. Nghiên cứu này khám phá các lý thuyết mới nhằm giải thích nguồn gốc và tác động của hai thành phần này.
2.1. Bản chất vật chất tối Tương tác và phân bố
Vật chất tối chiếm khoảng 27% tổng năng lượng-vật chất vũ trụ. Sự tồn tại của nó được suy ra từ hiệu ứng hấp dẫn lên các thiên hà và cụm thiên hà. Vật chất tối không tương tác điện từ, nên không thể nhìn thấy. Các ứng cử viên cho vật chất tối bao gồm các hạt chưa được phát hiện. Việc hiểu rõ bản chất và phân bố của vật chất tối là ưu tiên hàng đầu. Nó sẽ định hình lại hiểu biết về sự hình thành cấu trúc vũ trụ.
2.2. Năng lượng tối Động lực giãn nở vũ trụ
Năng lượng tối chiếm khoảng 68% tổng năng lượng-vật chất. Nó là nguyên nhân của sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ. Năng lượng tối có áp suất âm, hoạt động như một lực đẩy hấp dẫn. Bản chất của năng lượng tối vẫn là một trong những bí ẩn lớn nhất. Các mô hình khác nhau, từ hằng số vũ trụ đến trường động, đều được đề xuất. Nghiên cứu sâu hơn về năng lượng tối rất cần thiết.
2.3. Mô hình mới cho các thành phần vô hình
Các lý thuyết hấp dẫn sửa đổi thường cung cấp các giải pháp thay thế cho vật chất tối và năng lượng tối. Thay vì thêm các hạt mới, chúng sửa đổi cách hấp dẫn hoạt động. Điều này có thể giải thích các quan sát mà không cần các thành phần bí ẩn. Nghiên cứu này đánh giá các mô hình như vậy. Nó tìm kiếm bằng chứng thực nghiệm để phân biệt giữa các lý thuyết. Các mô hình mới có thể thay đổi cách nhìn về vũ trụ.
III.Hấp Dẫn Lượng Tử Hợp Nhất Các Lực Cơ Bản
Việc hợp nhất Thuyết Tương Đối Rộng và cơ học lượng tử là một mục tiêu lớn của vật lý. Hấp dẫn lượng tử tìm cách mô tả hấp dẫn ở quy mô nhỏ, nơi hiệu ứng lượng tử trở nên quan trọng. GR mô tả các lực hấp dẫn quy mô lớn, trong khi cơ học lượng tử mô tả ba lực cơ bản khác. Sự không tương thích giữa hai lý thuyết này dẫn đến nhu cầu về một lý thuyết hấp dẫn lượng tử. Lý thuyết này sẽ cung cấp một bức tranh toàn diện về vũ trụ.
3.1. Hợp nhất cơ học lượng tử và hấp dẫn
Ở các điều kiện cực đoan, như bên trong lỗ đen hoặc tại thời điểm Vụ Nổ Lớn, cả hấp dẫn và hiệu ứng lượng tử đều đóng vai trò quan trọng. Thuyết Tương Đối Rộng và cơ học lượng tử cung cấp các mô tả mâu thuẫn. Một lý thuyết hấp dẫn lượng tử là cần thiết để có mô tả nhất quán. Điều này sẽ hoàn thiện bức tranh về các lực tự nhiên. Nó là một trong những thách thức lớn nhất của vật lý lý thuyết hiện đại.
3.2. Lý thuyết dây và đa vũ trụ Các hướng tiếp cận
Lý thuyết dây là một ứng cử viên hàng đầu cho hấp dẫn lượng tử. Nó đề xuất rằng các hạt cơ bản không phải là điểm mà là các dây năng lượng rung động. Lý thuyết dây có thể hợp nhất tất cả các lực cơ bản. Từ lý thuyết dây cũng xuất hiện ý tưởng về đa vũ trụ. Nó dự đoán sự tồn tại của nhiều chiều không gian ẩn. Các vũ trụ khác nhau có thể có các hằng số vật lý khác nhau.
3.3. Hấp dẫn lượng tử vòng Giải pháp tiềm năng
Hấp dẫn lượng tử vòng (Loop Quantum Gravity) là một hướng tiếp cận khác. Nó lượng tử hóa không thời gian một cách trực tiếp. Theo lý thuyết này, không thời gian không liên tục mà được tạo thành từ các 'vòng' lượng tử nhỏ. Lý thuyết này tránh được các điểm kỳ dị của GR. Nó cung cấp một mô tả mới về cấu trúc không thời gian. Hấp dẫn lượng tử vòng cũng là một nỗ lực quan trọng trong việc tìm kiếm lý thuyết vạn vật.
IV.Các Mô Hình Vũ Trụ Mới Lạm Phát Đa Vũ Trụ
Vũ trụ học lạm phát giải quyết nhiều vấn đề của mô hình Vụ Nổ Lớn. Nó đề xuất một giai đoạn giãn nở cực nhanh của vũ trụ sơ khai. Lý thuyết này giải thích sự đồng nhất và phẳng lặng của vũ trụ. Các dao động lượng tử trong giai đoạn lạm phát tạo ra các hạt mầm cho cấu trúc vũ trụ. Các mô hình lạm phát có thể dẫn đến khái niệm đa vũ trụ, nơi nhiều vũ trụ song song tồn tại. Việc kiểm chứng các mô hình này là trọng tâm của nghiên cứu hiện đại.
4.1. Vũ trụ học lạm phát Giải thích khởi nguyên
Lạm phát là một giai đoạn giãn nở theo hàm mũ trong vũ trụ sơ khai. Nó xảy ra ngay sau Vụ Nổ Lớn. Lạm phát giải quyết vấn đề về sự phẳng lặng và chân trời của vũ trụ. Nó cũng cung cấp cơ chế cho sự hình thành của các cấu trúc lớn. Các biến thể khác nhau của lạm phát được đề xuất. Chúng có những dự đoán khác nhau về dấu hiệu trong nền bức xạ vi sóng vũ trụ (CMB).
4.2. Khái niệm đa vũ trụ Các thực tại song song
Một số mô hình lạm phát dự đoán sự tồn tại của nhiều vũ trụ. Khái niệm đa vũ trụ này ngụ ý rằng vũ trụ của chúng ta chỉ là một trong số vô vàn vũ trụ khác. Các vũ trụ này có thể có các định luật vật lý khác nhau. Đa vũ trụ là một ý tưởng hấp dẫn nhưng khó kiểm chứng. Nó mở rộng đáng kể tầm nhìn về thực tại. Lý thuyết dây cũng ủng hộ ý tưởng đa vũ trụ.
4.3. Kiểm nghiệm các lý thuyết mở rộng
Các mô hình lạm phát và đa vũ trụ cần được kiểm chứng bằng dữ liệu quan sát. Dữ liệu từ CMB cung cấp thông tin quý giá về vũ trụ sơ khai. Các quan sát về cấu trúc quy mô lớn cũng giúp thu hẹp các khả năng. Nghiên cứu này phân tích dữ liệu hiện có. Nó đề xuất các cách kiểm tra mới cho các lý thuyết mở rộng. Sự đối chiếu lý thuyết với thực nghiệm là rất quan trọng.
V.Khám Phá Các Lý Thuyết Hấp Dẫn Sửa Đổi
Sự không hoàn chỉnh của Thuyết Tương Đối Rộng ở các điều kiện cực đoan thúc đẩy việc nghiên cứu các lý thuyết hấp dẫn sửa đổi. Các lý thuyết này đề xuất những thay đổi đối với phương trình hấp dẫn của Einstein. Mục tiêu là giải thích các hiện tượng như vật chất tối và năng lượng tối mà không cần các thành phần vật chất ngoại lai. Các lý thuyết hấp dẫn sửa đổi có thể thay đổi cách hiểu về không thời gian cong và lỗ đen. Chúng cung cấp các giải pháp thay thế tiềm năng cho các thách thức hiện tại.
5.1. Vượt qua giới hạn của hấp dẫn Einstein
Thuyết Tương Đối Rộng hoạt động rất tốt trong hầu hết các thử nghiệm. Tuy nhiên, nó không thể giải thích được tất cả các quan sát vũ trụ. Đặc biệt là ở quy mô thiên hà và vũ trụ học. Các lý thuyết hấp dẫn sửa đổi nhằm mục đích khắc phục những hạn chế này. Chúng mở rộng hoặc sửa đổi GR. Điều này giúp giải thích các dữ liệu khó hiểu mà không cần thêm vật chất tối hay năng lượng tối.
5.2. Các mô hình hấp dẫn thay thế và kiểm chứng
Nhiều mô hình hấp dẫn thay thế đã được đề xuất. Ví dụ như hấp dẫn f(R), hấp dẫn tensor-scalar, hoặc hấp dẫn Massive Gravity. Các lý thuyết này thêm các trường hoặc sửa đổi các hàm vào phương trình hấp dẫn. Việc kiểm chứng chúng đòi hỏi các quan sát thiên văn chính xác. Các quan sát về sự lệch ánh sáng, động lực học thiên hà, hoặc sóng hấp dẫn là rất quan trọng.
5.3. Vai trò của không thời gian cong và lỗ đen
Các lý thuyết hấp dẫn sửa đổi thường đưa ra các dự đoán khác nhau về không thời gian cong. Chúng cũng có thể thay đổi cách các lỗ đen hoạt động. Các quan sát về lỗ đen, đặc biệt là lỗ đen siêu khối lượng, là những thử nghiệm quan trọng. Dữ liệu từ kính viễn vọng chân trời sự kiện (EHT) và các dự đoán về lỗ đen có thể giúp phân biệt các lý thuyết. Nghiên cứu lỗ đen là chìa khóa để hiểu hấp dẫn.
VI.Tương Lai Nghiên Cứu Vũ Trụ Học Hiện Đại
Lĩnh vực vũ trụ học đang đứng trước những khám phá đột phá. Các công cụ quan sát mới và dữ liệu khổng lồ đang mở ra chân trời mới. Nhu cầu về các lý thuyết vượt ra ngoài mô hình chuẩn là cấp thiết. Nghiên cứu này đặt nền móng cho những phát triển tương lai. Nó thúc đẩy sự hợp tác giữa lý thuyết và quan sát. Mục tiêu là xây dựng một lý thuyết vũ trụ học toàn diện, có thể giải thích mọi khía cạnh của vũ trụ.
6.1. Hướng phát triển của vật lý hấp dẫn
Vật lý hấp dẫn đang trải qua một thời kỳ phục hưng. Các quan sát mới về sóng hấp dẫn và lỗ đen đang cung cấp dữ liệu chưa từng có. Những phát hiện này thách thức các mô hình hiện có. Chúng thúc đẩy các nhà khoa học phát triển các lý thuyết mới. Tương lai sẽ chứng kiến sự hội tụ giữa lý thuyết hấp dẫn lượng tử và vũ trụ học quan sát. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn.
6.2. Các quan sát thiên văn và thí nghiệm mới
Các dự án như Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), Đài quan sát Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser (LIGO), và Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (EHT) đang tạo ra dữ liệu cách mạng. Những quan sát này sẽ giúp kiểm tra các lý thuyết hấp dẫn sửa đổi. Chúng sẽ cung cấp manh mối về bản chất của vật chất tối và năng lượng tối. Dữ liệu mới sẽ dẫn đến các khám phá không thể lường trước.
6.3. Đóng góp của nghiên cứu này cho khoa học
Luận án này là một đóng góp quan trọng cho vũ trụ học. Nó khám phá các hướng đi mới để vượt qua Thuyết Tương Đối Rộng của Einstein. Nghiên cứu cung cấp một khung lý thuyết mạnh mẽ. Nó làm sâu sắc thêm hiểu biết về các hiện tượng vũ trụ bí ẩn. Luận án này thúc đẩy các cuộc thảo luận khoa học. Nó truyền cảm hứng cho thế hệ các nhà nghiên cứu tiếp theo. Tác phẩm này mở đường cho những khám phá trong tương lai.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (239 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộSpringer Theses Recognizing Outstanding Ph. Research Adam Ross Solomon Cosmology Beyond Einstein Springer Theses Recognizing Outstanding Ph. Research Aims and Scope The series “Springer Theses” brings together a selection of the very best Ph. theses from around the world and across the physical sciences.
Nominated and endorsed by two recognized specialists, each published volume has been selected for its scientific excellence and the high impact of its contents for the pertinent field of research. For greater accessibility to non-specialists, the published versions include an extended introduction, as well as a foreword by the student’s supervisor explaining the special relevance of the work for the field. As a whole, the series will provide a valuable resource both for newcomers to the research fields described, and for other scientists seeking detailed background information on special questions. Finally, it provides an accredited documentation of the valuable contributions made by today’s younger generation of scientists.
Theses are accepted into the series by invited nomination only and must fulfill all of the following criteria • They must be written in good English. • The topic should fall within the confines of Chemistry, Physics, Earth Sciences, Engineering and related interdisciplinary fields such as Materials, Nanoscience, Chemical Engineering, Complex Systems and Biophysics. • The work reported in the thesis must represent a significant scientific advance. • If the thesis includes previously published material, permission to reproduce this must be gained from the respective copyright holder.
• They must have been examined and passed during the 12 months prior to nomination. • Each thesis should include a foreword by the supervisor outlining the signifi- cance of its content. • The theses should have a clearly defined structure including an introduction accessible to scientists not expert in that particular field. More information about this series at http://www.com/series/8790 Adam Ross Solomon Cosmology Beyond Einstein Doctoral Thesis accepted by the University of Cambridge, UK 123 Author Supervisor Dr.
Adam Ross Solomon Prof. Barrow Center for Particle Cosmology Department of Applied Mathematics University of Pennsylvania and Theoretical Physics Philadelphia The Centre for Mathematical Sciences USA University of Cambridge Cambridge UK ISSN 2190-5053 ISSN 2190-5061 (electronic) Springer Theses ISBN 978-3-319-46620-0 ISBN 978-3-319-46621-7 (eBook) DOI 10.1007/978-3-319-46621-7 Library of Congress Control Number: 2016953643 © Springer International Publishing AG 2017 This work is subject to copyright. All rights are reserved by the Publisher, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, reuse of illustrations, recitation, broadcasting, reproduction on microfilms or in any other physical way, and transmission or information storage and retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed. The use of general descriptive names, registered names, trademarks, service marks, etc.
in this publication does not imply, even in the absence of a specific statement, that such names are exempt from the relevant protective laws and regulations and therefore free for general use. The publisher, the authors and the editors are safe to assume that the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of publication. Neither the publisher nor the authors or the editors give a warranty, express or implied, with respect to the material contained herein or for any errors or omissions that may have been made. Printed on acid-free paper This Springer imprint is published by Springer Nature The registered company is Springer International Publishing AG The registered company address is: Gewerbestrasse 11, 6330 Cham, Switzerland The effort to understand the universe is one of the very few things which lifts human life a little above the level of farce and gives it some of the grace of tragedy.
Steven Weinberg, The First Three Minutes This thesis is dedicated to my parents, Scott and Edna Solomon, without whose love and support I could never have made it this far. Supervisor’s Foreword Einstein’s general theory of relativity is one of the most impressive human achievements. It superseded Newton’s great work of 1687 to provide us with a new theory of gravitation that extended Newton’s theory to domains where velocities could approach that of light and gravitational forces were correspondingly strong. In the limit that speeds are slow and gravity is weak, Einstein’s theory is well approximated by Newton’s.
This is where modern physics departs from the Kuhnian story of scientific ‘revolutions’. Old theories are not simply replaced by new ones. Rather, they become limiting cases of the new theory which will hold good in extreme situations where the old one cannot remain consistent. Yet, Einstein’s theory went further than merely extending the domain of applicability of our theory of gravity.
For the first time it provided a collection of differential equations whose solutions, all of them, describe entire universes. For the first time, cosmology became a science. Physicists could try to solve Einstein’s equations in simple cases where there was lots of symmetry to find possible descriptions of our entire astronomical universe. These solutions could then be tested against the astronomical evidence and the subject began to resemble other experimental sci- ences.
Although you cannot experiment on the universe—we only have one uni- verse on display—you can predict correlations that should be observed between different properties of the same mathematical universe and look to see if they exist. In this way, cosmology has become a major scientific enterprise. It makes use of a host of new technologies to create light detectors of previously unimagined sen- sitivity right across the electromagnetic spectrum and has even begun to see direct evidence of gravitational waves. It has joined forces with elementary particle physicists to share insights and constraints on the behaviour of matter at the highest possible energies.
And it has fully exploited the massive increase in computational ability that allows us to simulate the behaviour of large and complicated agglom- erations of matter to follow the processes that have led to the formation of galaxies in the universe. Einstein’s theory of general relativity is a spectacular success and agrees with all the observational evidence to extraordinary accuracy. It would be fair to say that the ix x Supervisor’s Foreword agreement between theory and observation is so precise that in certain situations, like the binary pulsar’s dynamics, it provides us with the surest and most accurate knowledge that human beings have of anything in their experience. So, why do we want to go ‘beyond Einstein’ in the words of Adam Solomon’s thesis title? There are two main reasons.
The first is that Einstein’s theory has its limits of reliable applicability, just as Newton’s theory does. When the density of matter gets too high, as it does near the apparent beginning of an expanding universe and near the centre of black holes, we expect quantum mechanics to modify the character of gravity in a way that will be described by some new theory of quantum gravity. Perhaps this future theory will modify general relativity so as to remove the ‘sin- gularities’ that presently signal the beginning and of time at the beginning of the universe and the end of time in the inexorable contraction at the centres of black holes? The second reason to look beyond Einstein is of more recent origin. Just 17 years ago, astronomers first discovered that the expansion of the universe smoothly changed gear from deceleration to acceleration about 4 billion years ago.
Why this occurred is a big mystery. Three different lines of astronomical evidence find the cause to be a ubiquitous form of energy in the universe—dubbed ‘dark energy’— that is gravitationally repulsive. Physicists knew that quantum vacuum energy can have this repulsive effect because of its negative pressure, but no one expected the effects to be dramatically manifested so late in the universe’s expansion history. About 70 % of the mass-energy in the universe seems to be in the form of this dark component.
What is this dark energy? Is it just a new type of matter field that we have not identified and logged into the energy budget of the universe? This is one line of inquiry that cosmologists explore. The other is to investigate whether there are extensions of Einstein’s theory of gravity which introduce new gravitational effects that act to accelerate the expansion of the universe when it is billions of years old and gravity is weak. These new behaviours of gravity need to be well cir- cumscribed. They must not produce new adverse effects locally and in parts of cosmology where observations concur with Einstein’s predictions to high accuracy.
Adam Solomon’s thesis explores a wide class of extensions to Einstein’s theory to see whether they can potentially explain the observed acceleration of the universe and account for the existence of galaxies. These extensions cover theories which include a graviton with a non-zero mass and others, like bigravity, where there are two underlying spacetime metrics instead of one. These theories are mathematically more complicated than Einstein’s and contain undesirable possibilities that need to be understood and excluded. Adam’s thesis contains an elegant and systematic study of these theories, connecting abstract mathematical studies to astronomical predictions and observational tests of the theories.
This analysis discovers new ways to solve the equations describing the growth of inhomogeneities and a facility with the observational data and statistical analysis needed to put them to the test. Adam combines a very wide range of mathematical skills and astrophysical understanding to advance our understanding of what a new theory of gravity that Supervisor’s Foreword xi solves the dark energy problem is allowed to look like. The result is a valuable comprehensive study that will lead us a step closer towards the solution of the dark energy problem. Cambridge, UK Prof.
Barrow August 2016 Abstract The accelerating expansion of the Universe poses a major challenge to our understanding of fundamental physics. One promising avenue is to modify general relativity and obtain a new description of the gravitational force. Because gravi- tation dominates the other forces mostly on large scales, cosmological probes provide an ideal testing ground for theories of gravity. In this thesis, we describe two complementary approaches to the problem of testing gravity using cosmology.
In the first part, we discuss the cosmological solutions of massive gravity and its generalisation to a bimetric theory. These theories describe a graviton with a small mass, and can potentially explain the late-time acceleration in a technically natural way. I describe these self-accelerating solutions and investigate the cosmological perturbations in depth, beginning with an investigation of their linear stability, followed by the construction of a method for solving these perturbations in the quasistatic limit. This allows the predictions of stable bimetric models to be com- pared to observations of structure formation.
Next, I discuss prospects for theories in which matter “doubly couples” to both metrics, and examine the cosmological expansion history in both massive gravity and bigravity with a specific double coupling which is ghost-free at low energies. In the second and final part, we study the consequences of Lorentz violation during inflation. We consider Einstein-aether theory, in which a vector field spontaneously breaks Lorentz symmetry and couples nonminimally to the metric, and allow the vector to couple in a general way to a scalar field. Specialising to inflation, we discuss the slow-roll solutions in background and at the perturbative level.
The system exhibits a severe instability which places constraints on such a vector–scalar coupling to be at least five orders of magnitude stronger than sug- gested by other bounds. As a result, the contribution of Lorentz violation to the inflationary dynamics can only affect the cosmic microwave background by an unobservably small amount. xiii Parts of this thesis have been published in the following journal articles: Following the tendency of modern research in theoretical physics, most of the material discussed in this dissertation is the result of research in a collaboration network. In particular, Chaps.
3–7 were based on work done in collaboration with Yashar Akrami, Luca Amendola, Jonas Enander, Tomi Koivisto, Frank Könnig, Edvard Mörtsell, and Mariele Motta, published in Refs.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Adam Ross Solomon (2017). Nghiên cứu Cosmology Beyond Einstein [Luận án tiến sĩ, University of Cambridge]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/nghien-cuu-cosmology-beyond-einstein
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu Cosmology Beyond Einstein" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án: Cosmology beyond einstein. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net
Luận án "Nghiên cứu Cosmology Beyond Einstein" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại University of Cambridge. Năm bảo vệ: 2017.
Luận án "Nghiên cứu Cosmology Beyond Einstein" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Nghiên cứu Cosmology Beyond Einstein" thuộc chuyên ngành Physical Sciences. Danh mục: Tài liệu khác.
Luận án "Nghiên cứu Cosmology Beyond Einstein" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu Cosmology Beyond Einstein" có 239 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu Cosmology Beyond Einstein" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.