Vũ trụ dao động không đơn lẻ trên Randall-Sundrum II: Thảo luận

Bảng liên kết

• Tóm tắt và giới thiệu
• Mô hình vũ trụ
• Cuộc thảo luận
• Sự nhìn nhận
• Người giới thiệu

3. Thảo luận

Khi vũ trụ đang co lại, mật độ năng lượng tăng lên và cuối cùng phân kỳ làm cho độ cong vô hướng và tham số Hubble cũng phân kỳ. Điều này có thể được hiểu là do hệ số tỷ lệ biến mất trong phương trình Friedmann. Bounce là cơ chế đơn giản ngăn chặn sự hình thành điểm kỳ dị ban đầu bằng cách làm cho hệ số tỷ lệ bắt đầu tăng trước khi nó có thể đạt tới 0 hoặc làm cho mật độ năng lượng giảm xuống trước khi nó có thể phân kỳ. Điều kiện nảy đạt được thông qua ¨a > 0, sao cho vũ trụ co lại bắt đầu giãn nở. Ngoài ra, trong quá trình quay vòng, vũ trụ đang giãn nở phải bắt đầu co lại sao cho cả hệ số tỷ lệ và mật độ năng lượng không phân kỳ trong tương lai hữu hạn và điều này có thể đạt được thông qua điều kiện ¨a < 0. Cả ở điểm nảy và điểm quay vòng, Tham số Hubble biến mất thay vì phân kỳ. Hệ số tỷ lệ không đạt tới giá trị 0 hoặc vô hạn vì mật độ năng lượng hiệu dụng trên màng vẫn hữu hạn. Do đó, vũ trụ chuyển động một cách suôn sẻ thông qua cả quá trình bật lên và quay vòng. Đối với vũ trụ học trên màng, cả hai cơ chế đều có thể đạt được nhờ tối thiểu các thành phần cần thiết - trường vô hướng có tiềm năng lạm phát và thành phần DE vi phạm NEC.

Vấn đề với bóng ma là một chất lỏng kỳ lạ như vậy có một số mâu thuẫn về mặt lý thuyết và các bệnh lý ở cấp độ lượng tử khiến cho sự tồn tại của chúng trở nên đáng nghi ngờ. Vấn đề về các điểm kỳ dị trong tương lai có thể được giải quyết bằng số hạng hiệu chỉnh trên màng như chúng ta đã tìm thấy, nhưng một chất lỏng như vậy cũng có thể dẫn đến chân không không ổn định. Những nỗ lực xây dựng các mô hình trường vô hướng động của bóng ma đã dẫn đến một số hạng động học âm [25], từ đó dẫn đến sự mất ổn định lượng tử [30]. Tuy nhiên, tồn tại một mô hình vũ trụ của DE với sự triệt tiêu Λ trong đó năng lượng chân không thu được từ quá trình lượng tử hóa trường vô hướng tự do có khối lượng thấp được mô tả bằng EoS siêu âm và mô hình này không có bệnh lý ở cấp độ lượng tử [31]. Hai vấn đề nói chung đặc trưng trong hầu hết các mô hình vũ trụ học dao động. Chúng ta sẽ thảo luận chúng một cách ngắn gọn mà không đi sâu vào chi tiết trước khi kết thúc bức thư. Vấn đề đầu tiên được đặt ra là sự tồn tại liên tục của các vật thể đơn lẻ như lỗ đen theo định lý diện tích của Hawking. Tuy nhiên, trước khi quay vòng dẫn đến lần nảy tiếp theo (thông qua một pha co lại) trong một vũ trụ bị ma ám thống trị, các cấu trúc như vậy có thể bị phân hủy do các hiệu ứng lực đẩy hấp dẫn cực lớn[32], do đó được ngăn cản khỏi việc làm gián đoạn quá trình tiến hóa của vũ trụ. vũ trụ trong giai đoạn co lại sau quá trình quay vòng. Trên thực tế, người ta đã chứng minh rằng[33] các định lý diện tích Hawking có thể không đúng nếu NEC (ρ + p ≥ 0) bị vi phạm, như trường hợp của một vũ trụ bị ma ám chi phối. Bất kỳ lỗ đen vi mô còn sót lại nào còn sót lại đều có thể đóng vai trò là ứng cử viên vật chất tối. Hơn nữa, điểm kỳ dị lỗ đen cũng có thể được giải quyết trong bức ảnh đã hiệu chỉnh tia cực tím giống như vụ nổ lớn ban đầu và điểm kỳ dị Big Rip và ngoài ra, có thể tồn tại những vật bắt chước lỗ đen không đơn lẻ như gravastar trên màng[34], dẫn đến một giải quyết hoàn toàn vấn đề ngay lập tức. Điều đáng nói trong bối cảnh này là thế giới màng RSII cũng đã được sử dụng để giải thích sự kiện GW gần đây GW170817[35] và quan sát gần đây về bóng tối của M87∗ [36]. Vấn đề thứ hai liên quan đến entropy của vũ trụ, mà chúng tôi nghĩ là vẫn giữ nguyên một cách tuần hoàn sau khi bật lên trong mỗi chu kỳ, sao cho khả năng tăng entropy trong pha giãn nở được bù đắp bằng khả năng giảm entropy trong quá trình bức xạ/ pha giãn nở bị vật chất chi phối. Điều này ngăn cản enrtopy tăng lên các giá trị lớn vô hạn, giới hạn số chu kỳ. Tuy nhiên, chúng tôi quan tâm chủ yếu đến sự phục hồi và quay vòng trong một chu kỳ duy nhất trong bức thư này.

Đây là mô hình đầu tiên có thể đảo ngược điểm kỳ dị ban đầu bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận màng đơn với sức căng màng dương. Các thế giới Brane có chiều bổ sung giống như không gian giống như chiều mà chúng ta đã xem xét ở đây được đặc trưng bởi lực căng màng dương (vì hằng số hấp dẫn hiệu dụng trên màng cần phải dương để giải thích bản chất hấp dẫn của trọng lực) nhưng một thiết lập như vậy không thể giải quyết điểm kỳ dị của vụ nổ lớn. Các mô hình không đơn lẻ của vũ trụ học màng cho đến nay đã sử dụng đến một màng duy nhất có chiều bổ sung giống như thời gian trong đó không cần phải sử dụng trường vô hướng để tạo ra lực nảy xảy ra một cách tự nhiên từ động lực vũ trụ [10], nhưng lực căng màng phải âm vì lý do tương tự để thu được hằng số hấp dẫn hiệu dụng dương, hoặc cách khác, đưa vào một thế giới màng thứ hai với lực căng âm song song với màng sức căng dương với sự phân tách hữu hạn giữa các brane. Ưu điểm của việc giới thiệu thế giới màng căng thẳng âm song song có hai mặt: thứ nhất, các màng căng thẳng âm có tính năng độc đáo là giảm quán tính lên vật chất với mật độ năng lượng dương được truyền vào nó giúp thực hiện động học, và thứ hai là thiết lập hai màng đi kèm với Lợi ích của trường vô hướng được gọi là radion điều chỉnh sự phân tách giữa các màng và vừa có thể tạo ra lực nảy ở thời điểm đầu, vừa hoạt động giống như năng lượng tối ảo ở thời điểm muộn do thuật ngữ động học phi chính tắc tiến hóa để có giá trị âm [37]. Tuy nhiên, có một số bất ổn tachyonic liên quan đến thế giới màng có lực căng âm có thể được giải quyết trong lý thuyết M nhưng chưa được khám phá đủ kỹ và đòi hỏi những phát triển chính thức hơn nữa trong lý thuyết M (mặc dù các tính chất thực sự hấp dẫn). Ngược lại, các thành phần của mô hình của chúng tôi đã được khám phá kỹ lưỡng và vật lý được hiểu rõ hơn dưới dạng một màng căng thẳng dương duy nhất. Năng lượng tối ảo cũng không dẫn đến vết rách lớn vì sự hiệu chỉnh bậc hai đối với năng lượng ứng suất trở nên quan trọng trước khi có thể đạt tới điểm kỳ dị.

Ngoài ra, trường vô hướng mà chúng ta đã sử dụng là một trường có động cơ vật lý tốt, vì nó có thể đáp ứng kịch bản lạm phát một cách tự nhiên và tiềm năng của nó không cần phải được xây dựng lại để giải thích việc tạo ra các nhiễu loạn vũ trụ hạt giống. Hầu hết các mô hình vũ trụ học có độ nảy không kỳ dị đều phải sử dụng các cơ chế thay thế để tạo ra nhiễu loạn hạt giống mà chúng ta chưa hiểu rõ về mặt vật lý hoặc phải tái tạo lại thế năng trên cơ sở đặc biệt để tạo ra nhiễu loạn, nhưng trong mô hình của chúng tôi là một kỷ nguyên lạm phát theo sự bật lên được thúc đẩy bởi trường vô hướng có tiềm năng lạm phát nổi lên đã có tất cả các thành phần chịu trách nhiệm tạo ra những nhiễu loạn này và được hiểu rõ. Chúng ta có thể coi nó như một mô hình đồ chơi, không phải vì kịch bản đó không có động cơ thể chất, mà vì chúng ta chưa thử nghiệm mô hình này dựa trên các quan sát. Chúng tôi dự định phân tích các quan sát nguyên thủy như biên độ nhiễu loạn vô hướng, tỷ lệ tensor trên vô hướng và chỉ số quang phổ, đồng thời kiểm tra chúng dựa trên các quan sát mới nhất trong công việc tiếp theo trong tương lai gần.