宇宙学中的绝热与熵扰动

本博士论文研究了非绝热扰动在宇宙学中的作用与生成。我们研究了在由多个标量场驱动、具有任意相互作用势的宇宙膨胀期间产生的绝热(曲率)与熵(等熵)扰动。对场空间进行局部旋转以分离绝热模与熵模。 resulting field equations 明确展示了在大尺度上，当背景解在场空间中遵循曲线轨迹时，熵扰动如何源化绝热扰动，以及绝热扰动在长波长极限下如何不能源化熵扰动。我们说明为何通常期待绝热与熵扰动在膨胀结束时是相关的。然后，我们考虑两场预加热后的情况，检讨熵扰动何时可以改变大尺度曲率扰动，并显示我们新的正式化在背景解沿非平凡轨迹时在数值稳定性方面具有优势。随后我们将最新的宇宙微波背景数据与包括相关绝热和CDM等熵扰动的理论预测进行比较。我们发现，相关等熵扰动幅度与谱倾斜之间存在一种退化现象。我们然后研究了Randall-Sundrum类星板宇宙中的扰动。密度扰动在星板上产生Weyl曲率，进而通过应力-能量扰动反馈到星板上。星板效应即使在物质扰动为绝热时也产生非绝热模，并改变背景动力学。