Chaplygin气体模型在DGP膜世界中的宇宙学分析

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宇宙观测数据表明,在现阶段宇宙正在加速膨胀,无论在理论方面还是在实验观测方面,宇宙加速膨胀都是宇宙学的前沿问题。多年来,科学家们从修改Einstein场方程的物质与几何项入手,找到了对宇宙加速膨胀现象的两种解释:第一种解释是在宇宙组分中引入压强为负的暗能量,充分利用其排斥引力效应来推动宇宙加速膨胀;第二种解释是修改宇宙的时空几何项,即产生新的引力理论,本文主要介绍的引力理论是Dvali Gabadadze-Porrati(DGP)膜世界理论。在本文中,我考虑了在Friedmann-Robertson-Walker(FRW)宇宙下,暗能量与暗物质间存在相互作用且假设哈勃视界是红外截断,进而研究了广义的Chaplygin气体模型(GCG)和修正的Chaplygin气体模型(MCG)模型在DGP膜世界自加速分支和正常分支中的宇宙演化性质与有关热力学问题。文章主要内容如下:首先,简要阐述了目前两种宇宙加速膨胀的解释,主要介绍了宇宙学常数模型、GCG模型、MCG模型以及DGP膜世界理论。其次,主要研究了 DGP膜世界自加速分支下和正常分支下的GCG模型和MCG模型的宇宙学演化,并分析了状态参数和模型参数对该模型的能量密度参数和减速参数的演化规律的影响。研究结果表明,DGP膜世界中的GCG模型和MCG模型均符合当前宇宙的演化规律,不仅实现了宇宙的主要成分从物质向能量的转变,而且还体现了当今宇宙正处于加速膨胀阶段。此外,还对模型进行了 statefinder hierarchy诊断和Om诊断,在采用不同的状态参数和模型参数时,可以更好地区分暗能量模型和ACDM模型。在文中,statefinder hierarchy诊断表明,该模型在未来将表现出类似于ACDM模型的演化行为,而Om诊断可以有效地消除该模型在宇宙演化的各个阶段的简并性。最后,本文讨论了 DGP膜世界框架下,存在相互作用的GCG模型和MCG模型的热力学性质,并通过绘制图像验证了两个模型均满足广义热力学第二定律,且能很好地符合所在宇宙热平衡的有效性。
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