关于f(R,Lm)引力理论及其相关问题的研究

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目前众多的天文观测显示当前的宇宙处于加速膨胀时期,而非减速膨胀。为了解释这一事实,科学家们提出了许多方法,可以在Einstein场方程的右边引入暗能量,也可以修正Einstein场方程的几何部分,即修正引力理论,这两种理论均可以很好地解释宇宙的加速膨胀。但由于暗能量的自然属性仍然未知,因此修正引力理论得到广泛地研究。其中,f(R)引力理论就是极具代表性的一个。f(R)引力理论依然是通过对作用量变分,得到描述宇宙动力学的场方程.但是,并非所有的f(R)引力模型都是可行的。近年来,人们通过能量条件及稳定性对模型进行限制。  本文首先简要介绍f(R,Lm)引力理论的基础知识,然后在幂率暴胀的条件下,利用场方程对一类f(R,Lm)引力模型进行参数限制,得到了符合当前天文观测的宇宙模型,其行为类似于有效的quintessence暗能量模型和有效的phantom暗能量模型;其次,为了保证引力是吸引的等问题,考虑能量条件(即强能量条件,零能量条件,主能量条件和弱能量条件)对f(R,Lm)引力的约束。从Raychaudhuri方程出发,导出f(R,Lm)引力理论下的四个能量条件。它们均可以退回到物质与几何间有耦合、无耦合的f(R)引力以及广义相对论情况中的能量条件,因此该模型更具普遍性。为了进一步理解能量条件对模型的意义,我们利用弱能量条件以及天文观测值对具体的f(R,Lm)引力模型进行参数限制,得到了该模型参数的可能值;最后,为了保证模型的可行性,修正引力理论必须无短时间的不稳定性。我们通过对场方程取迹和在常曲率的背景上加一个小扰动,导出f(R,Lm)引力理论下的Dolgov-Kawasaki(D K)不稳定性判据。它可以退回到物质与几何间存在任意耦合和非最小耦合情况下的DK不稳定性判据。值得注意的是,DK不稳定性判据只与物质与几何间的耦合项有关,与纯物质项及纯几何项无关。之后利用结论讨论了具体的f(R,Lm)引力模型的稳定性。
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