宇宙加速膨胀的研究

1998年 Riess 和Perlmutter对高红移Ia型超新星的系统观测取得重大发现，当前宇宙正在加速膨胀。该发现极有可能触发理论物理学的革命，是探索新物理（超越标准模型）最重要的探针之一。学者们提出了很多模型解释宇宙加速，但这些模型的物理基础并不明确。宇宙加速有两大类机制：一是加速由负压奇异物质（暗能量）推动；另一类是由广义相对论在宇观尺度上的修正项推动。本课题将集中研究加速膨胀的物理机制，同时力图从中提取新物理，包括超对称，额外维，全息性以及量子引力的关键信息。我们将同时研究这两大类加速机制。在暗能量方面将主要研究动态暗能量模型，在修改引力领域主要集中在膜世界理论。同时我们将综合应用超新星,CMB, GRB, BAO，引力波，扰动增长等多种观测数据限制已有的模型，包括我们自己的模型。本课题的特色是研究宇宙加速膨胀机制的同时密切结合新物理的探寻，并运用观测数据判断这些机制的优劣。

按照申请书计划，研究了宇宙学领域的若干重要问题。包括1.全息原理的应用，国际上首次提出了半全息宇宙模型，其最重要的特征是全息面选为宇宙表观视界。这个选取有着坚实的物理基础，并非如以前的模型完全凭手放。除了暗能量，该模型中必然存在另外一种非重子的物质来承接熵转移。从这个意义上，我们可以说该模型预言了暗物质的存在。随后我们将该模型推广到了巨正则系综的情形。2. 标量张量引力论的de Sitter基态及其原初扰动。标量张量引力已经发展多年，我们首次给出了它的精确de Sitter解。该解在早期宇宙暴涨及当前宇宙加速膨胀都有重要应用。进一步的，我们研究了该解原初扰动谱，发现在这个精确de Sitter空间中扰动谱并非一个常数，这大大加深了对de Sitter宇宙的扰动谱的认识。3.提出新的暗能量模型，其参数跨越phantom藩篱。4.数据拟合了一类相互作用的暗能量模型。..研究成果已发表论文9篇。尚有3篇待发表。