含粘性的統(tǒng)一暗流體模型與球狀塌縮.pdf

1、博士學(xué)位論文含粘性的統(tǒng)一暗流體模型與球狀塌縮ViscousUnifiedDarkFluidModelsandSphericalCollapse作者姓名：李微學(xué)科、專業(yè)：學(xué)號(hào)：理論物理11202026指導(dǎo)教師：徐立聽(tīng)教授完成日期：2015年12月大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要近些年來(lái)，大量的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)(女[tIa型超新星，宇宙微波背景輻射以及物質(zhì)功率譜等等)強(qiáng)烈表明目前宇

2、宙正經(jīng)歷著加速膨脹的過(guò)程，并且這種加速膨脹是由一種約占據(jù)宇宙總能量96％的未知暗流體所驅(qū)動(dòng)。這種暗流體通常被分解為兩部分：暗物質(zhì)和暗能量。然而目前的引力探測(cè)水平并不能把這兩種成分有效地區(qū)分開(kāi)來(lái)(這被稱為暗簡(jiǎn)并問(wèn)題)，并且到目前為止沒(méi)有可靠的物理原理支持任何形式的分解。這激勵(lì)研究者們提出一些統(tǒng)一暗物質(zhì)和暗能量的理論模型來(lái)研究宇宙。這些統(tǒng)一的宇宙模型的共同特點(diǎn)是將充滿宇宙空間的介質(zhì)視作理想流體來(lái)對(duì)待，并且所研究的擾動(dòng)都是絕熱的。隨著宇宙學(xué)觀

3、測(cè)限制與理論模型之問(wèn)出現(xiàn)矛盾，一些學(xué)者又提出應(yīng)該考慮宇宙介質(zhì)的非絕熱擾動(dòng)。也就是說(shuō)宇宙中的介質(zhì)有可能并非理想流體，而是含有粘性的非理想流體。這種含粘性的模型因?yàn)槭狗墙^熱擾動(dòng)成為其內(nèi)稟的屬性而備受青睞。本論文主要研究具有體積粘性的統(tǒng)一暗流體模型的宇宙學(xué)觀測(cè)限制工作以及體積粘性在宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中所產(chǎn)生的影響。首先概述宇宙學(xué)的發(fā)展歷史、研究?jī)?nèi)容及背景知識(shí)。然后介紹目前主要的天文觀測(cè)和幾種常見(jiàn)的宇宙學(xué)理論模型。本論文的主要研究工作在第三

4、章、第四章及附錄部分。在第三章，研究一種具有體積粘性的統(tǒng)一GCG模型，我們首次考慮體積粘性的擾動(dòng)情況。利用天文觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型的參數(shù)空間進(jìn)行限制，得到新增模型參數(shù)一體積粘性系數(shù)白在3盯范圍內(nèi)的取值，并且還討論了體積粘性對(duì)態(tài)方程參數(shù)和有效絕熱聲速的演化過(guò)程的影響。第四章，我們探討VGCG模型的球狀塌縮過(guò)程，分析討論體積粘性對(duì)宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成(即塌縮過(guò)程)的影響，并且將結(jié)果與ACDM模型的結(jié)果進(jìn)行比較。本文最后一章是總結(jié)和展望。此外，附錄部