关于标量-张量理论中准静态近似的有效性

宇宙加速的发现激励了人们对动力学暗能量和修改引力模型的广泛研究。特别令人感兴趣的是标量-张量理论，其中标量场暗能量与物质非极小耦合。这些模型的宇宙学约束常采用准静态近似（quasi-static approximation, QSA），其中标量场扰动的动力学与物质密度中的扰动成正比。使用QSA简化了标量-张量理论现象学的物理解释，并在推导参数约束时大幅节省计算时间。聚焦于对称子模型（symmetron model）——一种具有屏蔽机制的合理标量-张量理论，我们将线性扰动场方程的精确解与在QSA下获得的解进行比较，并确定了QSA有效的模型参数范围。我们发现背景标量场的演化最为重要，即其是由哈勃摩擦还是标量场势主导。这有助于我们推导对称子模型的判据，但相同论证可应用于广义Brans-Dicke类型的其他标量-张量理论。我们考虑两种情形，一种是标量场仅与暗物质耦合，另一种是其与所有物质耦合。