Ekpyrotic 机制对环量子宇宙学中的膨胀相的影响

在弹性宇宙模型中，无论是经典还是量子，大爆炸奇点都被取代为一次规则的弹跳。在此类模型中，一个具有挑战性的问题是如何控制弹跳阶段的剪切，因为众所周知剪切会以 $1/a^{6}$ 的速度向弹跳处增长，其中 $a$ 为宇宙的平均膨胀因子。常见做法是引入一个具有 ekpyrotic 类势能的标量场，其在弹跳附近变为负值，以此使标量场的有效状态方程大于 1，从而在弹跳区域主导剪切。结果是弹跳后可以产生均匀且各向同性的宇宙。在本文中，我们研究了 ekpyrotic 机制如何影响环量子宇宙学 (LQC) 和修改环量子宇宙学模型 (mLQC-I) 中的膨胀相，因为在这些框架中，膨胀是无需此类机制即可实现的。我们通过数值研究各种情况，其中动力学场的势由两个部分组成：一个膨胀势和一个 ekpyrotic 类势。在我们发现尽管这种影响显著，但通过合理选择模型中涉及的自由参数，ekpyrotic 类势在弹跳区域占主导，在此期间有效状态方程大于 1，从而解决了剪切问题。随着时间不断推进，膨胀势增长并最终占据主导，导致出现膨胀相。这一相可以持续足够长的时间，以解决大爆炸模型中存在的宇宙学问题。