Автореферат (Точные космологические решения в теориях гравитации со скалярными полями и нелокальными взаимодействиями)
Описание файла
Файл "Автореферат" внутри архива находится в папке "Точные космологические решения в теориях гравитации со скалярными полями и нелокальными взаимодействиями". PDF-файл из архива "Точные космологические решения в теориях гравитации со скалярными полями и нелокальными взаимодействиями", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой докторскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени доктора физико-математических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Íà ïðàâàõ ðóêîïèñèÂåðíîâ Ñåðãåé Þðüåâè÷ÒÎ×ÍÛÅ ÊÎÑÌÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅÐÅØÅÍÈß Â ÒÅÎÐÈßÕ ÃÐÀÂÈÒÀÖÈÈ ÑÎÑÊÀËßÐÍÛÌÈ ÏÎËßÌÈ ÈÍÅËÎÊÀËÜÍÛÌÈ ÂÇÀÈÌÎÄÅÉÑÒÂÈßÌÈ01.04.02 Òåîðåòè÷åñêàÿ ôèçèêàÀÂÒÎÐÅÔÅÐÀÒäèññåðòàöèè íà ñîèñêàíèå ó÷¼íîé ñòåïåíèäîêòîðà ôèçèêîìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÌîñêâà 2015Ðàáîòà âûïîëíåíà â Íàó÷íîèññëåäîâàòåëüñêîì èíñòèòóòå ÿäåðíîé ôèçèêè èìåíè Ä.Â. Ñêîáåëüöûíà Ôåäåðàëüíîãî ãîñóäàðñòâåííîãî áþäæåòíîãîîáðàçîâàòåëüíîãî ó÷ðåæäåíèÿ âûñøåãî îáðàçîâàíèÿ "Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èìåíè Ì.Â.
Ëîìîíîñîâà".Îôèöèàëüíûåîïïîíåíòû:äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîðÀíäðèàíîâ Àëåêñàíäð Àíäðååâè÷,ïðîôåññîð êàôåäðû Ôèçèêè âûñîêèõ ýíåðãèé èýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö Ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòàÑàíêòÏåòåðáóðãñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà;äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêËèáàíîâ Ìàêñèì Âàëåíòèíîâè÷,çàìåñòèòåëü äèðåêòîðà ïî íàó÷íîé ðàáîòåÈíñòèòóòà ÿäåðíûõ èññëåäîâàíèé ÐÀÍ;äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÑîëîâüåâ Âëàäèìèð Îëåãîâè÷,ñòàðøèé íàó÷íûé ñîòðóäíèêîòäåëà òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêèÈíñòèòóòà ôèçèêè âûñîêèõ ýíåðãèéÍÈÖ ¾Êóð÷àòîâñêèé èíñòèòóò¿Âåäóùàÿ îðãàíèçàöèÿ:Îáúåäèí¼ííûé èíñòèòóò ÿäåðíûõèññëåäîâàíèé,ã.
Äóáíà, Ìîñêîâñêàÿ îáëàñòüÇàùèòà äèññåðòàöèè ñîñòîèòñÿ 15 îêòÿáðÿ 2015 ã. â 15 ÷àñîâ 30 ìèíóò íàçàñåäàíèè Äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà Ä 501.002.10 ïðè Ìîñêîâñêîì ãîñóäàðñòâåííîì óíèâåðñèòåòå èìåíè Ì.Â. Ëîìîíîñîâà ïî àäðåñó: 119991, ã. Ìîñêâà,Ëåíèíñêèå ãîðû, äîì 1, ñòð. 2, ôèçè÷åñêèé ôàêóëüòåò ÌÃÓ, àóäèòîðèÿ ÑÔÀ.Ñ äèññåðòàöèåé ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â íàó÷íîé áèáëèîòåêå Ìîñêîâñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà èìåíè Ì.Â.
Ëîìîíîñîâà (119192, ã.Ìîñêâà, Ëîìîíîñîâñêèé ïðîñïåêò, äîì 27) è íà ñòðàíèöå äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà Ä 501.002.10 íà ñàéòå ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà ÌÃÓhttp://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-002-10/.Àâòîðåôåðàò ðàçîñëàíÓ÷¼íûé ñåêðåòàðüäèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà Ä 502.002.10äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêïðîôåññîð2015 ãîäà.Ï.À. Ïîëÿêîâ3ÎÁÙÀß ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ ÐÀÁÎÒÛÀêòóàëüíîñòü òåìû èññëåäîâàíèÿ è ñòåïåíü å¼ ðàçðàáîòàííîñòèÑîâðåìåííàÿ êîñìîëîãèÿ áåð¼ò íà÷àëî â ðàáîòàõ À.À. Ôðèäìàíà, íàøåäøåãî â 1922 ãîäó îïèñûâàþùèå ðàñøèðÿþùóþñÿ Âñåëåííóþ ðåøåíèÿóðàâíåíèé Ýéíøòåéíà. Ïðåäëîæåííàÿ Ôðèäìàíîì ôîðìà ìåòðèêè îêàçàëàñüî÷åíü ïîëåçíîé äëÿ îïèñàíèÿ ãëîáàëüíûõ ñâîéñòâ Âñåëåííîé, ïîñêîëüêó Âñåëåííàÿ ÿâëÿåòñÿ èçîòðîïíîé è îäíîðîäíîé íà áîëüøèõ ìàñøòàáàõ. Ïðåäïîëîæåíèå îá èçîòðîïíîñòè è îäíîðîäíîñòè Âñåëåííîé, èçâåñòíîå êàê "êîñìîëîãè÷åñêèé ïðèíöèï", ïîäòâåðæäåíî íàáëþäåíèÿìè.
Íàáëþäàåìàÿ ÷àñòü Âñåëåííîé èìååò ðàäèóñ ïîðÿäêà 3000 ìåãàïàðñåê (1M pc = 3.08 × 1024 cm). Íàáëþäåíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî Âñåëåííàÿ îäíîðîäíà è èçîòðîïíà íà ìàñøòàáå100M pc è áîëåå êðóïíûõ ìàñøòàáàõ. Íàáëþäàåìàÿ àíèçîòðîïèÿ êîñìè÷åñêîãî ôîíà ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ (ðåëèêòîâîãî èçëó÷åíèÿ) ÿâëÿåòñÿ î÷åíüìàëîé, ïîðÿäêà 10−5 . Òàêæå óñòàíîâëåíî, ÷òî, ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòè,Âñåëåííàÿ ÿâëÿåòñÿ ïðîñòðàíñòâåííî ïëîñêîé. Òàêèì îáðàçîì, íàáëþäåíèÿïîäòâåðæäàþò ïðàâèëüíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ â êîñìîëîãèè ïðîñòðàíñòâåííîïëîñêîé ìåòðèêè ÔðèäìàíàËåìåòðàÐîáåðòñîíàÓîêåðà (ÔËÐÓ), â êîòîðîé èíòåðâàë çàäà¼òñÿ ôîðìóëîé:()ds2 = − dt2 + a2 (t) dx21 + dx22 + dx23 ,(1)ãäå a(t) ìàñøòàáíûé ôàêòîð.
Óðàâíåíèÿ ãðàâèòàöèè â äàííîé ìåòðèêå(óðàâíåíèÿ Ôðèäìàíà) èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïîèñêà îñíîâíîãî ðåøåíèÿ, îïèñûâàþùåãî ýâîëþöèþ Âñåëåííîé. Èç óðàâíåíèé Ôðèäìàíà îïðåäåëÿåòñÿ ëîãàðèôìè÷åñêàÿ ïðîèçâîäíàÿ ìàñøòàáíîãî ôàêòîðà, òî åñòü ïàðàìåòð ÕàááëàH(t). Çàâèñèìîñòü ìåòðèêè è ïîëÿ îò ïðîñòðàíñòâåííûõ êîîðäèíàò ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ìàëàÿ ïîïðàâêà ñ ïîìîùüþ òåîðèè êîñìîëîãè÷åñêèõ âîçìóùåíèé.
Èçó÷åíèå ôðèäìàíîâñêîé âñåëåííîé ÿâëÿåòñÿ íå òîëüêî íåîòúåìëåìîé÷àñòüþ ñîâðåìåííûõ ó÷åáíûõ êóðñîâ ïî êîñìîëîãèè (íàïðèìåð, Âàéíáåðãà(Weinberg), Ãîðáóíîâà è Ðóáàêîâà, Ìóõàíîâà), íî è àêòóàëüíîé çàäà÷åé ïðèïîñòðîåíèè êîñìîëîãè÷åñêèõ ìîäåëåé. Ìîäåëè ñ îäíîðîäíûì ñêàëÿðíûì ïîëåì ïîäõîäÿò äëÿ îïèñàíèÿ ôðèäìàíîâñêîé âñåëåííîé è ÿâëÿþòñÿ íàèáîëååïîïóëÿðíûìè ìîäåëÿìè îïèñàíèÿ ýâîëþöèè Âñåëåííîé.Ðàñøèðåíèå Âñåëåííîé áûëî óñòàíîâëåíî â 1929 ãîäó áëàãîäàðÿ íàáëþäåíèÿì Ý.
Õàááëà. Îòêðûòèå ðåëèêòîâîãî èçëó÷åíèÿ óòâåðäèëî îñíîâàííóþíà îáùåé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè (ÎÒÎ) ìîäåëü Áîëüøîãî âçðûâà ñ ïîñëåäóþùèì ýòàïîì çàìåäëåííîãî ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé. Òðóäíîñòè îïèñàíèÿíà÷àëüíîãî ýòàïà ðàçâèòèÿ Âñåëåííîé áûëè ïðåîäîëåíû ñ ïîìîùüþ òåîðèé4èíôëÿöèè, òî åñòü î÷åíü áûñòðîãî ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé çà ñ÷¼ò ýêñïîíåíöèàëüíîãî ðîñòà ìàñøòàáíîãî ôàêòîðà (Ñòàðîáèíñêèé 1980, Ãóñ (Guth) 1981,Ëèíäå 1982, 1983).  íàñòîÿùåå âðåìÿ èíôëÿöèîííûå ìîäåëè ÿâëÿþòñÿ ñòàíäàðòíûì ìåòîäîì îïèñàíèÿ íà÷àëüíîãî ýòàïà ðàçâèòèÿ Âñåëåííîé, íå ëèø¼ííûì, îäíàêî, íåðåø¼ííûõ ïðîáëåì. Ìîäåëè èíôëÿöèè ëèáî âêëþ÷àþò â ñåáÿäîïîëíèòåëüíîå ñêàëÿðíîå ïîëå, ëèáî ÿâëÿþòñÿ ìîäåëÿìè ìîäèôèöèðîâàííîé, íàïðèìåð, f (R), ãðàâèòàöèè.
Àíàëîãîì ìîäèôèöèðîâàííîé ãðàâèòàöèèÿâëÿþòñÿ ìîäåëè ñ íåìèíèìàëüíûì âçàèìîäåéñòâèåì ñêàëÿðà êðèâèçíû ñîñêàëÿðíûì ïîëåì. Àêòèâíî èññëåäóþòñÿ è àëüòåðíàòèâíûå ñöåíàðèè ðàçâèòèÿ ðàííåé Âñåëåííîé.Ìîäåëè ðàçâèòèÿ ðàííåé Âñåëåííîé, âêëþ÷àþùèå â ñåáÿ ñêàëÿðíûå ïîëÿ, ðàçâèâàþòñÿ ñ íà÷àëà 1980-õ ãîäîâ è àêòèâíî èññëåäóþòñÿ â íàñòîÿùååâðåìÿ. Ïðè ýòîì ñàìûå ñâåæèå íàáëþäàòåëüíûå äàííûå, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ óñòàíîâêè PLANCK â 2013 ãîäó, äåëàþò ìîäåëè ñ íåìèíèìàëüíî ñâÿçàííûì ñêàëÿðíûì ïîëåì áîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíûìè èíôëÿöèîííûìè ìîäåëÿìè, ÷åì ìîäåëè ñ ìèíèìàëüíî ñâÿçàííûìè ñêàëÿðíûìè ïîëÿìè. Îòìåòèì,÷òî ìîäåëè ñ íåìèíèìàëüíî âçàèìîäåéñòâóþùèì ñêàëÿðíûì ïîëåì íå òîëüêîõîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè, íî è ÷àñòî ó÷èòûâàþòêâàíòîâûå ñâîéñòâà ñêàëÿðíîãî ïîëÿ. Äåéñòâèòåëüíî, îäíîé èç ïðè÷èí äîáàâëåíèÿ ÷ëåíîâ íåìèíèìàëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ó÷¼òàêâàíòîâûõ ñâîéñòâ ñêàëÿðíîãî ïîëÿ, ïîñêîëüêó êâàíòîâûå ïîïðàâêè ê äåéñòâèþ ñêàëÿðíîãî ïîëÿ ϕ, ìèíèìàëüíî âçàèìîäåéñòâóþùåãî ñ ãðàâèòàöèåé,ñîäåðæàò ÷ëåíû ïðîïîðöèîíàëüíûå Rϕ2 , ãäå R ñêàëÿð êðèâèçíû (×åðíèêîâ è Òàãèðîâ 1968).
Ïîäîáíûé ÷ëåí òàêæå âîçíèêàåò èç òðåáîâàíèÿ ïåðåíîðìèðóåìîñòè òåîðèè ñêàëÿðíîãî ïîëÿ â ïðîñòðàíñòâå ñ íåíóëåâîé êðèâèçíîé.Ìîäåëè, ðàññìàòðèâàþùèå â êà÷åñòâå èíôëàòîíà, òî åñòü ñêàëÿðíîãî ïîëÿ,îïðåäåëÿþùåãî ïîâåäåíèå Âñåëåííîé íà íà÷àëüíîì ýòàïå ýâîëþöèè, íåìèíèìàëüíî âçàèìîäåéñòâóþùåå ñ ãðàâèòàöèåé ñêàëÿðíîå ïîëå, ðàçâèâàþòñÿ ññåðåäèíû 1980-ûõ ãîäîâ.Àêòèâíî ïðåäïðèíèìàþòñÿ ïîïûòêè îïèñàòü ðàííþþ ýâîëþöèþ Âñåëåííîé ñ ïîìîùüþ êîñìîëîãè÷åñêîé ìîäåëè, îñíîâàííîé íà êâàíòîâîé òåîðèè ïîëÿ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ àêòóàëüíà âûñêàçàííàÿ â ðàáîòå Áåçðóêîâà è Øàïîøíèêîâà 2007 ãîäà èäåÿ îïèñàòü èíôëÿöèþ ñ ïîìîùüþ áîçîíà Õèããñà, ïðåäñêàçàííîãî Ñòàíäàðòíîé ìîäåëüþ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.
Ýòà ìîäåëü èíôëÿöèèÿâëÿåòñÿ ÿðêèì ïðèìåðîì èñïîëüçîâàíèÿ â êîñìîëîãèè ðåçóëüòàòîâ ôèçèêè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö è ïðèâëåêàåò áîëüøîå âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé, â÷àñòíîñòè, Áàðâèíñêîãî, Âèë÷èêà (Wilczek), Ãàðñèà-Áåéèäî (Garcia-Bellido),Ãîðáóíîâà, Êàìåíùèêà, Êèôåðà (Kiefer), Ðóáèî (Rubio), Ñèáèðÿêîâà è Ñòàðîáèíñêîãî. Àíàëèç ñâîéñòâ äàííîé ìîäåëè, ïðåäóñìàòðèâàþùåé íåìèíèìàëü-5íîå âçàèìîäåéñòâèå ãðàâèòàöèè ñ áîçîíîì Õèããñà, ñòàë îñîáåííî àêòóàëåíïîñëå îòêðûòèÿ áîçîíà Õèããñà íà Áîëüøîì àäðîííîì êîëëàéäåðå (ÖÅÐÍ), àòàêæå ïîëó÷åíèÿ äàííûõ àñòðîôèçè÷åñêèõ íàáëþäåíèé ñ ïîìîùüþ óñòàíîâêèPLANCK.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ñóùåñòâóþò òàêæå ìîäåëè, ñâÿçûâàþùèå èíôëàòîí ñî ñêàëÿðíûìè ïîëÿìè, ïîÿâëÿþùèìèñÿ â ðàñøèðåíèÿõ Ñòàíäàðòíîéìîäåëè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, íàïðèìåð, â òåîðèÿõ ñóïåðñèììåòðèè. Èññëåäîâàíèå ýâîëþöèè ðàííåé Âñåëåííîé ìîæåò ñïîñîáñòâîâàòü ïîñòðîåíèþ òåîðèéçà ðàìêàìè Ñòàíäàðòíîé ìîäåëè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, ïîñêîëüêó â òî âðåìÿ ÷àñòèöû îáëàäàëè ýíåðãèÿìè, íà ïîðÿäêè ïðåâûøàþùèìè ìàêñèìàëüíûåýíåðãèè ÷àñòèö â ñîâðåìåííûõ è ïëàíèðóåìûõ óñêîðèòåëÿõ ýëåìåíòàðíûõ÷àñòèö. Òàêèì îáðàçîì, èññëåäîâàíèÿ â êîñìîëîãèè ìîãóò ïîìî÷ü ðàçâèòèþôèçèêè ÷àñòèö.Çà ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ êîñìîëîãèÿ, òî åñòü íàóêà, èçó÷àþùàÿ ïðîáëåìû ïðîèñõîæäåíèÿ è ýâîëþöèè Âñåëåííîé, âûøëà íà êà÷åñòâåííî íîâûéóðîâåíü, â ïåðâóþ î÷åðåäü áëàãîäàðÿ äàííûì, ïîëó÷åííûì ñ ðàäèîòåëåñêîïîâ, ðàñïîëîæåííûõ íà ñïóòíèêàõ. Îñíîâíûì ðåçóëüòàòîì ñïóòíèêîâûõ íàáëþäåíèé ñòàëî òî, ÷òî óäàëîñü íå òîëüêî êà÷åñòâåííî, íî è êîëè÷åñòâåííîîïèñàòü ñâîéñòâà Âñåëåííîé è ýòàïû å¼ ýâîëþöèè.Îäíèì èç íàèáîëåå âàæíûõ ðåçóëüòàòîâ ñîâðåìåííîé íàáëþäàòåëüíîéêîñìîëîãèè ÿâëÿåòñÿ âûâîä î òîì, ÷òî ðàñøèðåíèå Âñåëåííîé ïðîèñõîäèò ñóñêîðåíèåì, à íå çàìåäëåíèåì.
Ïîëó÷àåìûå íà÷èíàÿ ñ 1998 ãîäà íîâûå íàáëþäàòåëüíûå äàííûå, îòëè÷àþùèåñÿ âûñîêîé òî÷íîñòüþ è ñàìîñîãëàñîâàííûå,ïîñòàâèëè ïîä ñîìíåíèå îáùåïðèíÿòóþ òîãäà êîñìîëîãè÷åñêóþ ìîäåëü. Ñîâìåñòíûé àíàëèç çíà÷åíèé ïàðàìåòðà Õàááëà, ïîëó÷åííûõ èç íàáëþäåíèÿ çàñâåðõíîâûìè òèïà Ia (SNeIa), îñîáåííîñòåé ñêîïëåíèé ãàëàêòèê, àíèçîòðîïèèðåëèêòîâîãî èçëó÷åíèÿ è äðóãèõ äàííûõ ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî íàáëþäàåìàÿ ÷àñòü Âñåëåííîé íàõîäèòñÿ íà ñòàäèè óñêîðåííîãî ðàñøèðåíèÿ. Òåîðåòè÷åñêîå îáîñíîâàíèå ïîëó÷åííûõ êîñìîëîãè÷åñêèõ äàííûõ ÿâëÿåòñÿ îäíîéèç íàèáîëåå âàæíûõ ïðîáëåì ñîâðåìåííîé ôèçèêè, ïðèâëåêàþùåé îãðîìíîåâíèìàíèå ó÷¼íûõ. Íàä¼æíî óñòàíîâëåííûé íàáëþäåíèÿìè ôàêò óñêîðåííîãî ðàñøèðåíèÿ Âñåëåííîé íå èìååò õîðîøåãî òåîðåòè÷åñêîãî îïèñàíèÿ è åãîïðè÷èíà íå èçâåñòíà.
