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本文围绕着大爆炸宇宙学模型和暴胀宇宙学模型遇到的原初奇点问题展开研究,探讨了浮现宇宙学和反弹宇宙学中的若干问题。 首先,我和合作者研究了狄拉克旋量场精灵浮现宇宙学里近标度不变原初功率谱的产生机制。浮现宇宙学作为一种能够避免宇宙学奇点问题的图像,受到了广泛关注,但其模型构造很不容易。狄拉克旋量场能够很自然地破坏零能量条件,实现状态方程越过-l的精灵性质,被证明能够实现浮现宇宙学的演化。我和合作者考虑在没有完整的狄拉克旋量场的宇宙学微扰理论的情况下,通过引入一个轻标量场与狄拉克旋量场动能项的耦合,利用曲率子机制给出了近标度不变原初功率谱的产生机制。而且,我还研究了狄拉克旋量场的宇宙学微扰理论,得到了牛顿纵向规范(Newtonian longitudinal gauge)下狄拉克方程和爱因斯坦引力场方程的扰动方程,它们一起构成了狄拉克旋量场的一阶扰动方程。据我们所知,这是第一个完整的狄拉克旋量场宇宙学微扰理论。 其次,我和合作者利用希格斯场构造了一个反弹暴胀宇宙学模型。希格斯暴胀宇宙学通过引入希格斯场与引力之间的非最小耦合,能够给出非常丰富的理论预言,实际上它与宇宙学观测符合得很好。但是希格斯暴胀宇宙学模型面临着诸多问题,比如宇宙学奇点问题。我们通过引入含有高阶导数的有效算符,成功地破坏了零能量条件,得到了一个反弹宇宙学解;而且,该反弹解包含一段慢滚暴胀过程。我们的模型不仅能够继承希格斯暴胀宇宙学模型的成功之处,同时利用反弹解决了宇宙学奇点问题。我们的模型还利用希格斯场在高能标下的不稳定性,消除了反弹宇宙学模型面临的“anisotropy problem”.这一模型能够给出在大尺度上被压低的原初功率谱,有助于解释CMB观测遇到的“small l anomaly”疑难。 第三,我和合作者研究了利用未来的高能对撞机联合引力波探测实验来检验弱电相变。自从希格斯玻色子被发现以来,检验弱电相变的性质成为了下一个重大科学目标。大型强子对撞机由于其精度不够高,不足以精确地检验弱电相变的性质,而我国正在筹建的环形正负电子对撞机将能够更加精确地探测。我们在标准模型的基础上引入了量纲为六的有效算符,发现它能够给出强的一级相变,并能产生有希望被空间引力波干涉仪(比如eLISA)探测到的相变引力波。该模型同时能够被环形正负电子对撞机精确检测。