Elko场在膜上的局域化以及黑洞外准束缚态的研究

发布时间：2020-07-19 00:59

【摘要】：对于暗物质的研究,是当前最为前沿的课题之一。在众多的暗物质的候选者之中,Elko场具有非常好地描述暗物质的奇特性质,被人看做为暗物质的重要候选者之一。另一方面,膜世界理论,由于可以解决层次问题,宇宙学常数问题等物理学疑难问题,引起了大家普遍的关注。其中研究物质场在膜世界上的局域化机制是十分重要的课题,通过局域化,我们可以重新构建膜上的场论的标准模型,并为未来的实验提供指导。同时,对于Elko场这样的物质场暗物质模型都面临着黑洞“无毛”定理的挑战,黑洞的无毛定理拒绝了除电磁场外的其它物质场在黑洞外部稳定存在.但是该定理没有拒绝物质场在黑洞外演化很长时间.最近,有人提出了一种新的可以在黑洞外面长时间存在的物质场构型：准束缚态。其演化时间有可能会达到宇宙年龄。这种新的场构型一出现便引起了人们极大的兴趣.在本文中,首先我们研究了5维自由零质量的Elko场,以及5维带耦合项的Elko场在平直膜世界上的局域化性质.我们考虑的膜世界模型包括平直薄膜的RSII模型,以及渐近5维反德西特时空中的一大类厚膜模型.我们发现对于5维自由无质量的Elko场,其零模和有质量的KK模式都不能局域化在平直膜世界上,不论是薄膜模型还是厚膜模型。而对于5维带耦合项的Elko场,其零模只有5维质量为负的情况下才能局域化在RSII模型上,而如果引入类汤川耦合的耦合项,对于某些特殊的厚膜模型,并且耦合常数取特殊的值时,其零模可以局域化在这些特殊的厚膜上.但是对于有质量的KK模式,则仍然不能局域化在薄膜和厚膜模型上.此外,我们还简单考虑了5维自由零质量Elko场的零模在德西特／反德西特薄膜上的局域化性质,发现其零模仍然不能局域化在德西特/反德西特薄膜上.可见Elko场的局域化富有挑战,需要我们考虑更多的模型和耦合方式。其次,我们将物质场的准束缚态的研究从史瓦西黑洞外标量场的准束缚态拓展到了狄拉克场.我们发现,首先对于史瓦西黑洞外的狄拉克场的准束缚态,其演化时间随着狄拉克场的质量减少而增加,随着其角动量的增加而增加,并且与其自旋轨道耦合方式有关系.对于极轻的高角动量的狄拉克粒子,有可能能在史瓦西黑洞外停留达到宇宙年龄的时间。最后,我们研究了史瓦西-德西特黑洞外标量场的准束缚态,我们发现其准束缚态的个数不再如之前史瓦西黑洞情况下为无穷多个,而是随着宇宙学常数的大而减少,同时我们发现了一种新的共振态模式：顶共振态,这种共振态不同于之前的共振态,其解的图像中不具有明显的“主峰”,对其演化研究表明,史瓦西-德西特黑洞外标量场的准束缚态的寿命随着标量场质量的减小而大,随着宇宙学常数的减小而大,而顶共振态则无法像一般的共振态构建的准束缚态那样演化很长的时间,对于具有宇宙学意义的宇宙学常数,已经极轻的标量场粒子,其有可能能在史瓦西-德西特黑洞外停留很长时间,甚至达到宇宙年龄。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P145.8;P145.9

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本文编号：2761659