超高能大尺度物理反常若干问题研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
11075166
项目类别：
面上项目
资助金额：
40.0万
负责人：
常哲
依托单位：
中国科学院高能物理研究所
学科分类：
A2601.量子场论与弦论
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
于钥；吴宁；李明华；
关键词：
量子场论引力反常超高能大尺度

项目摘要

长期天文观测证实涡旋星系的旋转速度几乎是一个常数，这与引力理论的预言有很大出入。超新星的全球观测计划与宇宙微波背景辐射各向异性的精确测量表明我们的宇宙正在加速膨胀。有实验组宣称看到了超过GZK截断能量的超高能宇宙射线。大尺度、超高能物理反常是困扰物理学家的重大问题。最近发现这些问题的解决可能与新几何相关。著名物理学家诺贝尔奖获得者Glashow与Gibbons等人的工作表明费斯勒几何框架内存在轻子数守衡的中微子质量。我们研究发现费斯勒几何中爱因斯坦方程的弱场近似可以给出Milgrom著名的牛顿修正动力学理论（MOND）。我们期待认真研究费斯勒几何框架下的基本物理构造，包括狭义相对论、广义相对论与量子场论。并进一步探讨大尺度、超高能物理反常与费斯勒几何的直接关联。

结项摘要

普朗克卫星观测数据证实宇宙可能存在大尺度各向异性。宇宙可能存在一个所谓的魔鬼轴心．这与所谓的宇宙学原理并不相容。在该自然科学基金课题支持下，我们一直坚持FINSLER几何与FINSLER引力研究工作。得到一个不需要暗物质与暗能量的加速膨胀ＦＩＮＳＬＥＲ宇宙图像。 FINSLER几何是一个典型的各向异性时空研究框架。FINSLER时空中的宇宙膨胀速度自然具备各向异性。我们利用ＵＮＩＯＮ　ＩＩ超新星数据给出宇宙最快膨胀速度的天球坐标方向。结果与半球不对称比较方法给出的结果吻合。我们给出一种基于ＦＩＮＳＬＥＲ几何的暴涨模型，功率谱存在偶极结构，与普朗克观测数据一致。这是至今唯一一个有理论支撑的偶极结构功率谱暴涨模型。.伽玛暴的爆发机制一直是天文学家与物理学家共同关心的重要问题。为了验证不同伽玛暴的爆发机制，对伽玛暴的偏振测量成为最重要的手段。我们国内也正在积极立项伽玛暴偏振观测卫星。我们用量子电动力学方法认真研究了伽玛暴的极化。提出同步辐射＋逆康普顿散射作为伽玛暴极化的产生机制。得到伽玛暴极化的普遍表达式，适合任意电子谱分布。我们的结果明确表明高能光子的极化比低能光子小。随能量变化，极化方向可以产生９０度折转。与对伽玛暴的实验观测完全符合。.2006年NASA利用钱德拉X射线望远镜对1E0657-558星系团观测了100多个小时。这个星系团也称为子弹星系团，因为它含有一片弹头形的气体云。X射线成像显示，这片弹头形气体云是由两个星系团的高速碰撞产生的星际风造成的。对子弹星系团最直接的解释是暗物质图像：碰撞过程中，热气体的飞行速度受到一个拖拽力的作用而变慢；而暗物质并没有受到碰撞的影响。但更详细的数据模拟表明子弹星系团的暗物质图像与宇宙学的Λ-CDM标准模型并不相容。子弹星系团观测数据明显含有偶极甚至四极结构。Finsler几何恰好提供了描述这样一个各向异性时空的框架。我们给出了真空Finsler引力场方程，并得到弱场近似下的引力方程解。这个弱场近似解很多性质与MOND符合，包括满足Tully-Fisherrelation。可以认为是一种各向异性MOND模型。Finsler引力给出与实验观测一致的子弹星系团1E0657-558图像。