Автореферат (1097925)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

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.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации