聂-闫修正的Teleparallel引力

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离散对称性,包括电荷共轭、宇称变换、时间反演以及它们的组合,在探索粒子物理标准模型的过程中发挥了重要的作用。自从弱相互作用被发现存在宇称破缺以来,人们逐渐发现大多数离散对称性并不被自然界严格遵守,于是人们开始探索其它相互作用也存在离散对称性破缺的可能性。而引力作为人类最早认识到的一种基本相互作用,其是否存在离散对称性破缺目前仍然是一个谜。近年来随着引力波探测技术的发展和宇宙微波背景辐射测量精度的提高,出现了大量关于宇称破缺引力理论的研究。若引力是宇称破缺的,则左右手引力波会有不同的演化行为,而相应的物理信号可以被未来更高精度的实验捕捉到。最著名的宇称破缺引力理论是陈-西蒙斯引力,这是基于黎曼几何所能构造的最简单的宇称破缺引力理论。但陈-西蒙斯引力面临真空不稳定性的问题,而其在黎曼几何下的扩展不仅不能很好地回避掉真空不稳定性,而且使得理论形式过于复杂。于是我们想构造一个形式简单且没有真空不稳定性的宇称破缺引力理论。针对这个问题,我们提出了聂-闫修正的Teleparallel引力,这是一个形式简单且没有真空不稳定性的宇称破缺引力理论。所谓Teleparallel引力,是指用挠率而非曲率来描述的引力,在该引力框架下可以构造出与广义相对论等价的引力理论。我们在Teleparallel引力框架下,通过引入由挠率构成的奇宇称拓扑项,得到了一个形式简单且没有高阶导的宇称破缺引力理论,叫聂-闫修正的Teleparallel引力。为了进一步论证该宇称破缺引力理论确实没有真空不稳定性,也为了探索其具体的宇称破缺物理信号,我们接下来研究了聂-闫修正的Teleparallel引力的宇宙学扰动。对于张量扰动,我们发现左手引力波和右手引力波在宇宙学背景下具有不同的传播速度,这种现象被叫做速度双折射现象,这是一个明确的宇称破缺的物理信号。对于矢量扰动,我们发现其没有动力学自由度。对于标量扰动,我们发现在平坦宇宙学背景下缺失了一个动力学自由度,但在弯曲的宇宙学背景下该动力学自由度又重新出现。更重要的是,通过标量扰动、矢量扰动和张量扰动的二阶作用量,我们确认了聂-闫修正的Teleparallel引力是没有真空不稳定性的。为了探讨聂-闫修正的Teleparallel引力能否通过太阳系实验的检验,我们接下来研究了聂-闫修正的Teleparallel引力的参数后牛顿近似。我们发现对于动力学的聂-闫修正的Teleparallel引力而言,其后牛顿参数能自然地吻合目前太阳系的实验。但对于非动力学的聂-闫修正的Teleparallel引力而言,其后牛顿参数不能自然地吻合目前太阳系的实验。最后,为了探讨在Teleparallel引力框架下是否存在其它形式简单且没有真空不稳定性的宇称破缺引力理论,我们拓展了聂-闫修正的Teleparallel引力,在Teleparallel框架下考虑了最一般的挠率二次型的宇称破缺项。通过研究这个更一般的宇称破缺引力的宇宙学扰动,我们发现这个更一般的宇称破缺引力会重新面临真空不稳定性的问题,除非其完全退化回聂-闫修正的Teleparallel引力。这说明在Teleparallel引力框架下,对于挠率二次型的宇称破缺项而言,只有聂-闫项是没有真空不稳定性的。
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