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量子场论中的暗能量:对现代宇宙学的影响

广义相对论与量子宇宙学 2023-11-14 v1 宇宙学与河外天体物理

摘要

本论文从理论与现象学双视角考察暗能量(DE)的本质。研究了在弯曲时空量子场论(QFT)中 DE 作为动态量的可能性。主要目标是超越依赖特设场的通常方法,而将 DE 视为适当 QFT 重整化下的量子真空。具体而言,DE 的动态行为可源于宇宙中的量子真空涨落,随背景膨胀一同演化。因此,真空能量密度的演化可用哈勃函数及其导数表示,即 ρvac=ρvac(H)\rho_{\rm vac} =\rho_{\rm vac}(H)。该方法得出重要揭示:由第一性原理导出的量子真空状态方程偏离其传统常数值 wvac=1w_{\rm vac}=-1。此外,此语境下浮现出一种植根于弯曲时空量子效应的新暴胀机制。进而,论文展示了对两个超越 Λ\LambdaCDM 模型的相关模型的现象学探索:带宇宙学常数的 Brans-Dicke 模型,以及与 QFT 计算相关的运行真空模型(Running Vacuum Model)。这些模型已在不同数据集与场景下检验,以确定对其自由参数的约束。拟合结果被呈现并围绕关乎 H0H_0σ8\sigma_8 的宇宙学张力展开讨论。论文结论指出量子真空动态行为的 promising 信号,或可能影响宇宙学常数问题与宇宙学张力。

关键词

引用

@article{arxiv.2311.06365,
  title  = {Dark energy in quantum field theory: Implications on modern cosmology},
  author = {Cristian Moreno-Pulido},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2311.06365},
  year   = {2023}
}

备注

PhD Thesis