相互作用暗能量模型稳定性的研究

The dark-energy models with interaction between dark energy (DE) and cold dark matter (CDM) are important. However, it was found that the interacting model suffered from the instabilities of the large-scale perturbations if the equation of state parameter of DE is constant and greater than -1, and the interaction includes the energy density of CDM. In order to solve the problem, the applicant, with the collaborators, proposed two covariant interacting models. In this project, firstly, we will study the problems about the two covariant models as follows: 1) we will study the evolutions of the large-scale curvature perturbations by including the additional components of radiation and baryons; 2) we will use the observational data to place constraints on the two models; 3) we will try to deduce the two models from the action principles. Actually, there exist other interacting models in which the instabilities of the large-scale perturbations can not be solved by the two covariant models. Then, secondly, in this project, we will try to construct another new covariant models to cure the perturbations in these interacting models.

在暗能量与冷暗物质之间存在耦合的条件下研究暗能量问题是一个重要的研究途径。有研究发现在一个相互作用暗能量模型中，如果暗能量的态方程参数为大于-1的常数，并且耦合与冷暗物质能量密度有关，那么大尺度曲率扰动的演化是不稳定的。为解决此问题，有文献（申请人为作者之一）构造了两个相互作用暗能量协变模型。本项目拟首先围绕这两个协变模型展开如下研究：1）项目组将在考虑辐射和重子成份影响的条件下，研究两个协变模型中大尺度曲率扰动的演化；2）本项目将使用最新的观测数据与模型进行拟合，从而得到模型参数的置信区间；3）项目组将研究这两个唯像协变模型的作用量解释，以便加深对模型的理解。实际上，这两个协变模型仅适用于部分相互作用模型，还有一部分模型的曲率扰动演化不稳定问题依然没有解决。因此，本项目还拟构造新的相互作用暗能量协变模型，以便解决这部分模型的扰动不稳定问题。

暗能量问题是宇宙学研究前沿的焦点问题之一。为解决该问题，人们提出了各种各样的模型，其中假设在暗能量和冷暗物质之间存在相互作用的模型，即相互作用暗能量模型是一类重要的唯像模型。但是，有文献发现，在最简单、常用的相互作用暗能量模型中，大尺度曲率扰动的演化是不稳定的。该问题引起了广泛研究。在本课题的资助下,项目组就该问题问题进行了深入。我们发现，如果假设暗能量可以被一个正则标量场描写，那么，一个稳定的相互作用研究暗能量模型必须满足一个必要条件。依据此必要条件，项目组进一步提出了一个稳定的新相互作用模型。另外，在本课题的资助下，项目组成员在宇宙学的相关领域也做了积极探索和研究。目前，项目组共发表SCI源期刊三篇。