具有轴子 $F(R)$ 引力的几何暴胀与暗能量

我们提出了一个 $F(R)$ 引力模型，其中包含一个受弦理论启发的错位轴子类粒子，以最小耦合于引力的规范标量场形式实现，并研究了该模型的宇宙学现象学，主要侧重于晚期时代。本文的主要结果是，暴胀和暗能量时代可由 $F(R)$ 引力以几何方式实现，而轴子是宇宙的暗物质组分。$F(R)$ 引力模型由一个 $R^2$ 项和一个幂律项 $\sim R^{\delta}$ 组成，其中 $\delta\ll 1$ 且为正；如前项在早期主导演化从而产生可行的暴胀现象学，而后一项最终控制晚期时代。轴子场在暴胀时代保持冻结，这是错位轴子的已知效应，但随着宇宙膨胀，轴子开始振荡，其能量密度最终如我们所展示的按 $\rho_a\sim a^{-3}$ 标度。在适当地用红移 $z$ 重写引力方程后，我们详细研究了该模型的晚期现象学，并将结果与 $\Lambda$CDM 模型和最新的 Planck 2018 数据进行比较。如我们所展示的，该模型在小红移 $0<z<5$ 下现象学上与 $\Lambda$CDM 模型相似，然而在大红移和物质主导时代深处，由于暗能量振荡，结果与 $\Lambda$CDM 模型不同。对于晚期研究，我们考察了几个著名的态finder 量，如减速参数、急动参数和 $Om(z)$ 的行为，并证明包含 Hubble 率较低导数的态finder 对于 $\Lambda$CDM 和轴子 $F(R)$ 引力模型均具有相似行为。