Trans-Planckian Issue in the Milne Universe
宇宙学中的“跨普朗克”挑战出现在我们追溯当前波动的物理波长时。它们变得越来越小，直到越过普朗克尺度，传统的QFT受到挑战，因此未知的紫外物理可以在可观察到的宇宙学波动中追踪。通常这个问题是在暴胀的背景下解决的，但trans-Planckian推理要广泛得多。我们在膨胀和收缩的米尔恩宇宙中的标量量子场论的一个简单例子中检验了这个逻辑，在这个例子中，本征模的波长发生了红移或蓝移。QFT的跨普朗克修正应导致米尔恩宇宙中标量场的能量动量张量的UV依赖的VeV。另一方面，Milne宇宙是平坦闵可夫斯基时空的另一个坐标系，在平坦时空的不同坐标系下，协变的能量动量张量应该是相同的（但依赖于真空）。我们明确地表明，在传统的量子场论的能量动量张量，选择绝热真空，是相同的零闵可夫斯基坐标，并保持为零的收缩米尔恩宇宙（由于非平凡的取消贡献的粒子出现在加速帧和真空极化）。与此相反，能量动量张量的trans-Planckian修正没有动机。我们为膨胀的米尔恩宇宙提供了类似的论证，其中共形真空中的能量动量张量是非零的。类似的论点也适用于其他宇宙学模型，其中曲率远低于普朗克，这导致与trans-Planckian考虑的冲突。
2007-06-07 astro-ph gr-qc hep-ph
Thermal non-Gaussianity in Near-Milne universe
本文研究了近米尔恩宇宙中的热非高斯性。通过将热涨落分为有相变和无相变两类，我们证明了在有相变的情况下，非高斯性与$k$成线性关系，而在无相变的情况下，非高斯性与$k^{-3γ},γ>0$成正比.此外，如果相变情形与全息宇宙学中的相变情形相似，我们发现通过状态方程$ω_{C}$的微调，非高斯性的$f_{NL}^{equil}$可以达到${\cal O}(1)$或大于${\cal O}(1)$。特别是在$ω_{C}\to -5/3$的极限处，非高斯性可以非常大。另一方面，对于非相变情况，当能量是次广延的时，特别是当$γ\to 0^{+}$时，非高斯估计器$f_{NL}^{equil}$近似为$f_{NL}^{equil}\simeq 5/108$。然而，当为$γ\to 4$时，可以获得大的非高斯性。
2010-01-31 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological string models from Milne spaces and SL(2,Z) orbifold
利用具有额外自由方向的$n+1$维Milne宇宙构造了简单的四维FRW宇宙学弦模型，用$p=k ρ$，$k=(4-n)/3n$描述物质膨胀.然后我们考虑n=2的情形，并作SL（2，Z）轨道恒等式.该模型是令人惊讶的零orbifold与一个额外的反射发生器。弦谱的研究涉及SL（2，Z）基域上的调和函数理论。特别是，从这个理论可以推导出一个界限的能隙和一个事实，即有一个有限的简并激发的无限数量。我们讨论了波函数的结构，并给出了物理缠绕态在奇点附近变轻的例子。
2003-06-26 hep-th
The Casimir densities for a sphere in the Milne universe
在$(D+1)$维Milne宇宙背景下，假设球上标量场服从Robin边界条件，研究了球边界对大质量标量场真空涨落的影响.导出了球内外区域的归一化模函数，并讨论了不同的真空态。对于共形真空，Hadamard函数被分解为边界自由贡献和球诱导贡献，后者在内部和外部区域都得到积分表示.作为真空态的重要局域特性，研究了场平方和能量动量张量的真空期望值。结果表明，真空能量动量张量有一个非对角分量，对应于沿径向的能流。根据罗宾边界条件中的系数，球感生对真空能量和能流的贡献可以是正的或负的。在后期阶段的膨胀和一个大规模的领域的衰减的球体引起的VEVs，作为时间的函数，是阻尼振荡。所考虑的几何是共形相关的静态时空与负常曲率空间和球诱导的贡献在相应的VEVs进行了比较。
2020-04-23 gr-qc hep-th quant-ph
Dispersive Friedmann universes and synchronization
该研究考量标准理想流体弗里德曼宇宙学的色散特性，发现色散版Milne与平坦宇宙具备标准解没有的长期性质，且二者未来可完全同步，为宇宙均匀性等难题提供解决方案。
2023-04-05 gr-qc hep-th
$f(T,B)$ gravity in a Friedmann-Lema\^ıtre-Robertson-Walker universe with nonzero spatial curvature
在四阶修正的遥平行引力理论（$f\left( T, B\right) $）中，研究了具有非零空间曲率的Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker宇宙的精确解和渐近动力学.我们表明，场方程承认一个minisuperspace的描述，他们可以重现任何精确形式的比例因子。此外，我们还计算了平衡点，并分析了它们的稳定性。我们表明，米尔恩和米尔恩样的解决方案的支持，并提供德西特宇宙。为了完成我们的分析，我们使用庞加莱变量来研究无穷远处的动力学。
2022-09-17 gr-qc hep-th
Milne-like spacetimes and their role in Cosmology
类米尔恩时空是一类FLRW模型，它允许$C^0$时空通过大爆炸扩展。类米尔恩时空的边界可以用扩张中的零锥来标识。我们发现，共动的观察者都来自一个单一的点的扩展。这表明那里可能发生了一些物理上的事情。接下来，我们要问这些时空在现代宇宙学中扮演什么角色。我们发现类米尔恩时空与经典宇宙学理论不一致，在经典宇宙学理论中，大爆炸之后紧接着是一个辐射主导的时代。然而，类米尔恩时空与暴胀理论是一致的。事实上，类米尔恩时空的性质本身就解决了视界问题。我们注意到，这已经在[2]和[25]中对Milne宇宙观察到了。接下来，我们证明，假设能量密度的初始条件有限，类米尔恩时空自然地表现出一个慢卷暴胀时代。这使得类米尔恩时空成为暴胀理论的好模型。我们还表明，米尔恩时空仍然承认$C^0$扩展下表现良好的扰动。
2018-05-04 gr-qc hep-th math.DG
Cosmology as Relativistic Particle Mechanics: From Big Crunch to Big Bang
宇宙学可以被看作是测地线运动在一个适当的度量上的“增强”的目标空间，在这里，我们得到这些测地线从一个有效的相对论粒子行动。作为一个应用，我们找到了一些精确的（平坦和弯曲）的宇宙模型与N标量场采取的双曲目标空间的增广目标空间是一个米尔恩宇宙的值。这些宇宙学的奇点对应于粒子轨迹穿过米尔恩视界的点，这表明它们有一个新的分辨率，我们通过惠勒-德维特方程进行了探索。
2005-01-25 hep-th
D-branes in a Big Bang/Big Crunch Universe: Misner Space
我们研究了二维Lorentzian orbifold R^{1，1}/Γ中的D-膜，其中R ^{1，1}/Γ具有离散的boost Γ。这个空间被称为米斯纳或米尔恩空间，包括大坍缩/大爆炸奇点。在这个空间中，有螺旋轨道上的D 0-膜和有或没有通量的D1-膜。特别是，我们观察到虚部的配分函数，并解释为开放的字符串对创建的D 0-膜和排放的缠绕闭字符串D1-膜的速率。这些现象的发生是由于背景的时间依赖性。我们还计算了D1-膜上开弦2 -> 2的散射振幅，发现其奇异性比闭弦情况小。
2005-09-06 hep-th
Past extendibility and initial singularity in Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker and Bianchi I spacetimes
本文研究了尺度因子在过去为零的Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）和Bianchi I型时空的过去定向可拓性。我们给出的标准，以确定是否过去定向不完全测地线的边界是一个传播的曲率奇异性，这不一定是从标量曲率不变量读出。阐明了不完全FLRW时空为了避免奇点，必然向边界处退化为Milne宇宙或flat de Sitter宇宙。对于不完整的Bianchi I型时空，要想摆脱奇点，时空必须渐近地符合可扩展的各向同性几何（Milne或flat de Sitter）和平坦空间的乘积，或具有特定幂律标度因子的各向异性时空。此外，我们详细调查的时间依赖性的标度因子兼容的可扩展性在两个时空超出领先的顺序。
2021-07-27 gr-qc hep-th
The Conformal Universe II: Conformal Symmetry, its Spontaneous Breakdown and Higgs Fields in Conformally Flat Spacetime
这是共形广义相对论（CGR）的三篇论文中的第二篇。共形群是作为$n$ D时空中因果事件偏序的不变性群引入的。详细描述了它的一般结构、离散对称性和场表示。然后讨论了共形对称的自发破缺，并证明了虚标量场和物理标量场在四维时空中所起的作用。在负曲率Milne时空中引入了运动学双曲坐标、共形双曲坐标和真时双曲坐标，给出了三种不同但等价的CGR表示.其中第一个是扎根在黎曼流形，是明显的共形不变，第二个是扎根在共形连接的Cartan流形，但其共形不变性是隐藏的，第三个是扎根在黎曼流形的米尔恩时空和正式结构的广义相对论（GR）。本文还简要讨论了CGR与标准暴胀宇宙学的关系。最后，根据第三篇论文对Higgs场动力学的详细研究，用上述三种表象描述了Higgs场与膨胀场相互作用的作用量积分、运动方程和总能量动量张量。
2016-03-25 gr-qc hep-th
Rest frame vacua of massive Klein-Gordon fields on spatially flat FLRW spacetimes
我们提出了一种将量子态从一个给定几何的状态空间投影到另一个由不同几何生成的状态空间的方法，注意正确的归一化，这是解释量子理论的关键。由于这种方法，我们可以定义任何空间平坦的FLRW时空状态，其中真正的闵可夫斯基参数测量。我们使用这些闵可夫斯基态来分离大质量标量粒子的静止坐标系中的频率，从而定义标量静止坐标系真空。我们表明，这种真空是稳定的德西特膨胀宇宙的能量守恒。相比之下，在一个空间平坦的FLRW时空与米尔恩型标度因子，这种真空的结果是动态的，对应于一个时间依赖的静止能量解释为有效质量。这种动态真空导致了宇宙粒子的产生，这只在这里考虑的早期米尔恩型宇宙中才有意义。在简要的分析中指出了这种新效应的一些有趣的特征。
2020-02-08 gr-qc hep-th
On the Initial Conditions for Pre-Big-Bang Cosmology
前大爆炸宇宙学的美丽图景之所以吸引人，不仅是因为它或多或少是从弦论推导出来的，还因为它把宇宙的初始条件问题与高曲率问题清楚地分开了。最近，前大爆炸计划受到了攻击，理由是前大爆炸宇宙学不能以“自然”的方式解决视界和平坦性问题，就像通常的指数“新”膨胀一样。特别是，它似乎是一个任意小的偏离完美的平坦度在初始状态不能容纳。在这个分析中，大爆炸之前宇宙中的物质被假定为辐射。我们进行了类似的分析，但使用状态方程的“弦物质”$ρ=-3p$，这似乎更适合的物理情况，也是由规模因子的对偶性（在平坦的情况下）相对于我们的膨胀，辐射为主，宇宙。对于一个开放的宇宙，我们发现，完全相同的时间依赖性的比例因子在米尔恩宇宙，最近发现，代表普遍的吸引子在$t=-\infty $的所有前大爆炸宇宙学。我们的结论是，我们的辐射占主导地位的宇宙来自一个平坦的区域，而不是弯曲的区域。
1998-04-10 hep-th
Vacuum thermal effects in flat space-time from conformal quantum mechanics
闵可夫斯基时空中径向共形对称的生成元可以映射到共形量子力学中时间演化的生成元。在这种对应关系中，我们表明，在共形量子力学的状态相关联的惯性真空闵可夫斯基时空的结构的温度场的两倍。这样的状态是从一个二分的“真空态”，双曲时间演化的生成元的基态，它只覆盖部分的时间域。当时间演化被限制在一个有限的时间域时，我们得到了闵可夫斯基真空中静态金刚石观测者所感知的温度。当时间演化由膨胀决定，只覆盖一半的时间线时，温度场的温度对应于米尔恩观测者感知到的非零温度，米尔恩观测者的时间演化局限于闵可夫斯基时空的未来锥（米尔恩宇宙）。这两幅图通过实直线上的保角变换联系起来。我们的结果提供了一个纯粹的群理论推导米尔恩和钻石温度，并表明真空热效应的基本成分是存在的视界，而不是加速。
2021-03-12 gr-qc hep-th quant-ph
On the Creation of Scalar Particles in a Flat Robertson-Walker Space-time
研究了平坦Robertson-Walker时空中真空的粒子产生问题。给出了Klein Gordon方程的两组精确解。然后应用基于Bogoliubov变换的正则方法计算了粒子对的产生几率和产生粒子的密度数。讨论了辐射支配宇宙和Milne宇宙等特殊宇宙学模型。对于这两种情况，真空到真空的跃迁几率计算和有效作用的虚部提取。
2011-11-13 gr-qc hep-th
On Time-dependent Backgrounds in Supergravity and String Theory
研究了超引力和弦论的含时解。这些例子是从德西特变形的规范/重力对偶，静态解的解析延拓，和“完全可解”的世界片模型。除其他事项外，它表明，打开哈勃参数的限制规范理论的背景下，在四维可以恢复手征对称性。从解析延拓中得到的一些解解释了一个具有将大爆炸与大挤压奇点分开的反弹的宇宙。在世界面的背景下，它被认为是为什么弦传播接近米尔恩型宇宙学奇点可能是物理非奇异的。
2002-08-13 hep-th
Quantum Larmor radiation in conformally flat universe
在标量量子电动力学（SQED）框架下，研究了膨胀宇宙中运动电荷的Larmor辐射的量子效应。在微扰理论的最低阶，相对于SQED的耦合常数，导出了辐射能量的理论公式。我们计算了背景宇宙的辐射能量，使得Minkowski时空过渡到Milne宇宙，在Milne宇宙中，自由复标量场模函数的运动方程可以用解析的方法精确求解.然后，将计算结果与WKB近似进行了比较，WKB近似是在康普顿波长小于哈勃视界长度的情况下，用WKB近似构造模函数的运动方程。这表明，在e^2 \hbar量级的拉莫尔辐射上的量子效应是由依赖于背景展开的时间非局域积分决定的。我们还将我们的结果与Higuchi和Walker最近的工作[Phys. Rev. D80 105019（2009）]进行了比较，该工作研究了均匀电场中非相对论运动的带电粒子对拉莫尔辐射的量子修正。
2011-01-25 gr-qc hep-th
Hyperbolic Space Cosmologies
本文系统地研究了由时变体积双曲空间的M/弦论紧化得到的加速宇宙学。一组真空解决方案，其中的内部空间是一个产品的双曲流形被发现给定性相同的加速四维FLRW宇宙行为作为一个单一的双曲空间。我们还研究了我们的宇宙是一个双曲空间的可能性，并提供精确的米尔恩型解决方案，以及相交的S-膜解决方案。当通常的四维时空和m维内部空间都是双曲的时候，我们发现了$m\geq 7$的永恒加速宇宙学，有和没有形场背景。特别地，在大的3维空间中，磁场背景的有效势是正定的，具有局部最小值，从而增强了永恒加速膨胀。
2003-11-09 astro-ph cond-mat hep-th
Nonstandard approach to gravity for the dark sector of the Universe
本文综述了暗子流体作为宇宙暗区模型的研究现状。非相对论性的无质量粒子被引入作为在一个扩大的相空间中的伽利略群的实现。额外的自由度允许一个非标准的，最小的耦合到重力尊重爱因斯坦的等效原理。扩展到自引力流体的泊松方程的引力势包含一个动态生成的有效引力质量密度的任何一个符号。运动方程（EOM）不含自由参数，是相对于时间不变的。米尔恩规范变换固定量规消除了非物理的自由度。由此产生的拉格朗日量没有自由粒子的限制。它所描述的粒子，暗子，只作为自引力流体的流体粒子存在。这种暗子流体实现了由动力学指数z = 5/3的膨胀扩展的零质量伽利略代数。我们将EOM简化为类Friedmann方程，通过实现伸缩对称性，导出守恒量和唯一的哈密顿动力学。利用Poisson-括号（PB）-代数的Casimir方法，将相空间进行分层，构造了约化相空间中的拉格朗日量。以跃迁红移和Casimir值为积分常数求解类Friedmann方程。我们得到了早期宇宙的减速阶段和晚期宇宙的加速阶段，与观测结果一致。球对称情形下的稳态方程可以模拟星系晕。数值解的非线性微分方程的引力势导致预测的暗物质（DM）的星系旋转曲线（RC）的定性协议与观测数据。我们还提出了该模型的一般协变推广。
2013-01-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The string wave function across a Kasner singularity
11维轨道折叠平面的碰撞被提出来解释热大爆炸。当两个平面彼此接近时，缠绕膜成为理论中最轻的模式，并且可以有效地用十维背景中的基本弦来描述。在膜碰撞附近，11维度规是欧几里得空间乘以1+1维米尔恩宇宙。然而，人们可以期望小的扰动导致更一般的卡斯纳背景。本文将缠绕薄膜的经典分析方法推广到Kasner背景下，并利用Hamilton方程求解了具有圆对称性的线圈的波函数。跨越奇点的演化是有规律的，并解释了更高的振荡模式的兴奋。我们还表明，有有限的粒子生产和幺正性被保存。
2010-05-23 gr-qc hep-th
