膜世界理论中宇宙学和物质场局域化的研究

The braneworld theory as a theory beyond the Standard Model has received great attentions recently. The theory has been developed greatly in recent years, and got a wide range of applications in cosmology and particle physics. The braneworld theory provides new insights for solving the two long-standing problems in physics, namely the so-called hierarchy problem and the cosmological constant problem. Braneworld models can generally be divided into two models in the world of the thin baneworld model and thick baneworld model. Our research is based on the thick braneworld model. In this project, our study will be divided into two parts. Firstly, we will research the applications of the thick braneworld model in cosmology. We will research the effects of change of the parameters in various thick brane models, on Friedmann-Robertson-Walker (FRW) branes and on the effective four-dimensional cosmological constant, combined with observations of the universe to discuss the validity of the models and the physical meaning of the parameters in the models. Secondly, we will research the relationship between the localization (or qusi-localization) of various fields (scalar field, vector field, spinor field and Tachyon field) and the geometry of five-dimensional and four-dimensional background space-times. And research the effects of the five-dimensional and four-dimensional space-time geometry on the mass spectrum as well as the number and lifetime of Resonance states.

膜世界理论作为一种超越标准模型的理论是当前理论物理研究的热点，最近几年得到了很大的发展，并在宇宙学和粒子物理学中有着广泛的应用。它为长期困扰着物理学家的两大难题(即所谓的层次问题和宇宙学常数问题)的研究提供了很好的解决方案。膜世界模型一般可以分为薄膜世界模型和厚膜世界模型两种，我们的研究将基于厚膜世界模型。本项目的研究将分为两部分：（1）研究厚膜世界模型在宇宙学中的应用。我们将具体研究各种模型中参数的变化对Friedmann-Robertson-Walker(FRW)膜以及有效四维宇宙学常数的影响，并结合宇宙观测数据讨论模型的有效性，解释模型中参数的物理含义。（2）研究膜世界中各种场（标量场、矢量场、旋量场和Tachyon场）的局域化（或准局域化）和五维及四维背景时空的关系，重点研究各种场的共振态的质量谱以及共振态的个数和寿命受五维和四维时空几何的影响。

额外空间维度和膜世界理论是现在物理学的研究热点，膜世界理论为规范层次问题和宇宙学常数问题等重要的理论问题提供了一种合理的解释。在膜世界理论的研究中一个很重要的问题就是场的局域化问题。在本项目的资助下我们研究了U（1）矢量场在五维的Bloch膜世界模型中的局域化问题。我们通过引入矢量场和Bloch模型本身具有的膨胀子场直接耦合，从而实现矢量场的Kluza-Klein 零质量模式局域在我们的三维膜上，我们还进一步讨论了准局域化的有质量共振态模式，讨论了他们质量谱以及在膜上的存在时间等问题。 其次，中我们提出了一种新的矢量场局域化方法，在这一方法中我们通过引入了矢量场和五维时空标曲率的耦合实现了矢量场零质量模式可以局域化在膜的附近，并且可以排除矢量场的质量为虚数的快子模式。另外，我们还研究了场在标量-张量引力膜世界模型和一种具有非正则运动学项的背景标量场产生的厚膜世界模型中的局域化问题。