低能量子引力效应的相关研究

In this program we plan to carry out investigation in the quantum effects of low energy gravity basing on the linearized quantum gravity theory. The main contents inlude: 1. using leading-order perturbation theory to study the monopole--monopole and monopole--quadruple interactions between two gravitationally polarizable objects arising from vacuum fluctuations and thermal fluctuations of linearized gravitational field, and then obtain the quantum corrections on classical Newton potential of gravity；2. investigating the quantum corrections on classical gravity in the brane theory and the spacetime with compactified extra spatial dimensions, and discussing the effects of extra dimensions on quantum corrections; 3. using the open quantum system to study the entanglement dynamics between two massive objects interacting with the linearized gravitational fields in vacuum and thermal equilibrium. Thus, we hope to, in the present program, obtain systematically the effects of low energy quantum gravity on two gravitationally polarizable objects, which will provide valuable results on understanding the quantum propertie of gravity.

本项目拟基于线性量子引力理论研究低能量子引力效应。主要研究内容如下：1、从微扰论出发研究由线性化引力场的真空涨落和热涨落导致的两个可引力极化物体之间的单极--单极和单极--四极相互作用，得到它们对经典牛顿引力势的量子修正；2、研究有紧致化额外维时空和膜理论中两物体之间经典引力相互作用的量子修正，得到额外维对量子修正的影响；3、利用开放量子系统方法研究线性化引力场的真空涨落和热涨落对两物体纠缠动力学的影响。通过本项目的研究我们希望系统地了解两物体之间的引力量子效应，为理解引力的量子性质提供有价值的结果。

课题组在本项目的资助下集中在经典引力相互作用的量子修正、原初黑洞、背景引力波、宇宙重热与预热、超熵黑洞等方面展开研究。已在国际权威期刊发表SCI收录论文25篇，其中Phys. Rev. D 18篇（包括PRD rapid communication 2篇 and PRD letter 1篇），Eur. Phys. J. C 4篇，Astrophys. J. 1篇。另外，我们还在物理教学类期刊《大学物理》发表论文1篇。在项目执行期内招收了9名硕士生（毕业或硕博连读4名），5名博士生（毕业2名，毕业博士生均获国家奖学金）。获得的主要研究成果包括得到了当两个可引力极化物体处于纠缠态时，它们之间经典引力相互作用的量子修正；得到了平面边界条件对两个可引力极化物体之间经典引力相互作用量子修正的影响；提出一种暴胀时期引力波共振增强机制，发现增强的引力波破坏手征对称性并可以达到未来引力波计划的探测范围；提出两种新的机制来实现原初曲率扰动在小尺度上的放大，从而可以产生数量可观的原初黑洞，并发现伴随原初黑洞形成过程中产生的标量诱导引力波可以达到未来引力波计划的探测范围等内容。