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解决 DESI DR2 幽灵-越跨异常与增强的 $H_0$ 张力:重构标量-张力引力

宇宙学与河外天体物理 2025-11-19 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

最近的宇宙学数据,包括 DESI DR2,凸显了 Λ\LambdaCDM 框架内部的显著张力。当在广义相对论 (GR) 框架下分析时,最新的 DESI 数据偏好一个动态暗能量 (DDE) 方程状态,w(z)w(z),其穿过幽灵分界线 w=1w=-1。然而,这一框架偏好一个较低的哈勃常数,H0H_0,从而恶化了与局部测量值的张力。这一幽灵越跨是关键特征,无法在广义相对论中的最小耦合标量场(quintessence)中实现。这表明需要一种新的自由度,能够同时:(A) 在 DESI DR2 数据背景下提高 H0H_0 的最佳拟合值,和 (B) 在新的理论方法中实现 w=1w=-1 线的越跨。我们认为,这两个目标可在修正引力 (MG) 的框架下实现,特别是标量-张力 (ST) 理论中,其中幽灵越跨是自然且可行的特征。我们通过分析包含 DESI DR2、Pantheon+、CMB 和增长率 (RSD) 数据的联合数据集,在简单参数化有效引力常数、μG(z)Geff/GN\mu_G(z) \equiv G_{eff}/G_N,以及 DDE 方程状态、w(z)w(z) 的框架中演示了这些事实。该 MG 框架显著缓解了张力,导致 H0=70.6±1.7km s1Mpc1H_0 = 70.6 \pm 1.7 \, \text{km s}^{-1} \text{Mpc}^{-1} 的更高推定值。我们还提供了所需底层 ST 拉格朗日的系统性、数据驱动的重构,并提供非最小耦合 F(Φ)=1+ξΦ2enΦF(\Phi) = 1+\xi\Phi^{2}e^{n\Phi} 和标量势 U(Φ)=U0+aebΦ2U(\Phi) = U_{0}+ae^{b\Phi^{2}} 的简单、通用的解析表达式,这些表达式良好地描述了重构函数。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.04610,
  title  = {Addressing the DESI DR2 Phantom-Crossing Anomaly and Enhanced $H_0$ Tension with Reconstructed Scalar-Tensor Gravity},
  author = {Dimitrios Efstratiou and Evangelos Achilleas Paraskevas and Leandros Perivolaropoulos},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04610},
  year   = {2025}
}

备注

This version contains 29 pages and 13 figures. The manuscript has been revised to incorporate additional references, commentary, and corrected typographical errors. The numerical analysis file used for the construction of the figures may be found at https://github.com/Dimitrios1993/Reconstructing-Scalar-Tensor-Theories (Python and Mathematica v13)