Эволюция Вселенной в современных моделях неэйнштейновской гравитации

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-12-10401

НазваниеЭволюция Вселенной в современных моделях неэйнштейновской гравитации

Руководитель Старобинский Алексей Александрович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-706 - Космология и микрофизика

Ключевые слова космология, квантовая космология, темная энергия, инфляционная стадия, модифицированная гравитация, возмущения, черные дыры, кротовые норы, кручение

Код ГРНТИ29.05.41, 29.05.45, 29.05.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В последние десятилетия наблюдательная космология переживает период бурного развития и открывает множество новых фактов о структуре и эволюции Вселенной. В частности, с помощью систематического изучения сверхновых типа Ia, анализа структуры неоднородностей реликтового излучения, исследования барионных акустических осцилляций, а также изучения крупномасштабной структуры Вселенной было доказано, что Вселенная в настоящий момент расширяется с ускорением. В рамках эйнштейновской общей теории относительности ускоренное расширение находит объяснение, если только предположить, что Вселенная заполнена на 70% экзотической субстанцией, получившей название релятивистской темной энергии. Одновременно с этим колоссальные успехи наблюдательной космологии, достигнутые в последние 30 лет, успешно подтвердили такие ранее выдвинутые и разработанные космологические теоретические представления об истории нашей Вселенной как ее прохождение в прошлом через стадию горячего Большого Взрыва (включающую первичный космологический нуклеосинтез, рекомбинацию реликтового излучения и генерацию угловой анизотропии и поляризации реликтового излучения) и через предшествующую ей холодную квази-де-ситтеровскую (инфляционную) стадию, на которой вследствие квантово-гравитационных эффектов возникли пространственные неоднородности распределения материи, из которых к настоящему времени образовались галактики и все меньшие компактные объекты. Более того, оказалось, что физические свойства того эффективного вида материи, который необходим для поддержания инфляционной стадии в ранней Вселенной, замечательно качественно похожи на свойства темной энергии в современной Вселенной (поэтому естественно назвать его первичной темной энергией). В итоге стало ясно, что хотя того, что в теорию гравитации принес Эйнштейн - общую теорию относительности и космологическую постоянную, пока достаточно для объяснения всех имеющихся экспериментальных и наблюдательных данных, мы стоим перед фундаментальной альтернативой: для количественно правильного описания всех космологических открытий, включая первичную темную энергию (которая обязана быть нестабильной) и темную материю, необходим выход за рамки или Стандартной Модели элементарных частиц, или эйнштейновской гравитации (или и то, и другое вместе). Поэтому такой выход в настоящее время является исключительно актуальным, и в этом области работает большое количество ведущих теоретических групп во всем мире. Предлагаемый нами проект также лежит в этом русле, а в качестве конкретных его направлений мы выбрали те, в которых участники проекта либо внесли пионерский вклад в их разработку, либо имеют большой задел на мировом уровне. Соответственно с этим, фундаментальная научная проблема, на решение которой нацелен проект, заключается в построении и отборе реалистичных космологических и астрофизических моделей в различных модифицированных (неэйнштейновских) теориях гравитации с целью получения хорошего соответствия теоретических результатов с современными наблюдательными данными. Она состоит из 4 отдельных направлений. 1. Построение нелокальных геометрических, т.е. зависящих только от кривизны пространства-времени, обобщений эйнштейновской гравитации, которые вытекают из учета квантово-гравитационных поправок (в частности тех, которые следуют из стохастического подхода к инфляционной стадии, разработанного руководителем проекта), и исследование динамики инфляционной стадии и структуры космологических и чернодырных сингулярностей в них. 2. Исследование скалярно-тензорной гравитации с неминимальной кинетической связью. 3. Построение и исследование новых обобщений эйнштейновской гравитации с векторной ("эфиро-подобной") темной энергией и псевдоскалярной (аксионной) темной материей. 4. Исследование нового класса теорий скалярно-тензорной гравитации с кручением на основе телепараллельного аналога общей теории относительности. Все эти направления являются новыми, и в них имеется большое количество еще не решенных фундаментальных проблем.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Третьяков П.В. Stability in higher-derivative matter fields theories The European Physical Journal C, Vol. 76, Issue 9, id. 497 (год публикации - 2016)
10.1140/epjc/s10052-016-4355-7

2. Нетто Т.П., Пелинсон А.М., Шапиро И.Л., Старобинский А.А. From stable to unstable anomaly-induced inflation The European Physical Journal C, Vol. 76, Issue 10, id. 544 (год публикации - 2016)
10.1140/epjc/s10052-016-4390-4

3. Скугорева М.А., Топоренский А.В. Asymptotic cosmological regimes in scalar-torsion gravity with a perfect fluid The European Physical Journal C, Vol. 76, Issue 6, id. 340 (год публикации - 2016)
10.1140/epjc/s10052-016-4190-x

4. Старобинский А.А., Сушков С.В., Волков М.С. The screening Horndeski cosmologies Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Vol. 2016, Issue 6, id. 7 (год публикации - 2016)
10.1088/1475-7516/2016/06/007

5. Балакин А.Б. Electrodynamics of a Cosmic Dark Fluid Symmetry, Vol. 8, Issue 7, id. 56 (год публикации - 2016)
10.3390/sym8070056

6. Третьяков П.В. Dynamical stability of extended teleparallel gravity Modern Physics Letters A, Vol. 31, Issue 14, id. 1650085 (год публикации - 2016)
10.1142/S0217732316500851

7. Кошелев А.С., Модесто Л., Рахвал Л., Старобинский А.А. Occurrence of exact R^2 inflation in non-local UV-complete gravity Journal of High Energy Physics, Vol. 2016, Issue 11, id. 67 (год публикации - 2016)
10.1007/JHEP11(2016)067

Публикации

1. Третьяков П.В. Deceleration versus acceleration universe in different frames of F(R) gravity Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics, Volume 766, Pages 225-230 (год публикации - 2017)
10.1016/j.physletb.2017.01.012

2. Балакин А.Б., Заяц А.Е. Einstein-Maxwell-axion theory: dyon solution with regular electric field The European Physical Journal C, Volume 77, Issue 8, 519 (год публикации - 2017)
10.1140/epjc/s10052-017-5073-5

3. Балакин А.Б. The extended Einstein-Maxwell-aether-axion model: Exact solutions for axionically controlled pp-wave aether modes ArXiv.org (год публикации - 2017)

4. Мацумото Дж., Сушков С.В. General dynamical properties of cosmological models with nonminimal kinetic coupling ArXiv.org (год публикации - 2017)

5. Главан Д., Прокопец Т., Старобинский А.А. Stochastic dark energy from inflationary quantum fluctuations ArXiv.org (год публикации - 2017)

6. Мюллер Д., Риччиардоне А., Старобинский А.А., Топоренский А.В. Anisotropic cosmological solutions in R+R2 gravity ArXiv.org (год публикации - 2017)

7. Альпин Т.Ю., Балакин А.Б. Birefringence induced by pp-wave modes in an electromagnetically active dynamic aether The European Physical Journal C, Volume 77, Issue 10, 699 (год публикации - 2017)
10.1140/epjc/s10052-017-5299-2

8. Кошелев А.С., Сраван Кумар К., Старобинский А.А. R2 inflation to probe non-perturbative quantum gravity ArXiv.org (год публикации - 2017)

9. Балакин А.Б., Заяц А.Е. Non-minimal Einstein-Maxwell theory: the Fresnel equation and the Petrov classification of a trace-free susceptibility tensor ArXiv.org (год публикации - 2017)

10. Скугорева М.А., Топоренский А.В. On Kasner solution in Bianchi I f(T) cosmology ArXiv.org (год публикации - 2017)

11. Каменщик А.Ю., Поздеева Е.О., Старобинский А.А., Тронкони А., Вентури Дж., Вернов С.Ю. Induced gravity, and minimally and conformally coupled scalar fields in Bianchi-I cosmological models ArXiv.org (год публикации - 2017)

12. Балакин А.Б., Попов В.А. Einstein-aether theory: dynamics of relativistic particles with spin or polarization in a Godel-type universe Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Том 2017, Выпуск 4, 025 (год публикации - 2017)
10.1088/1475-7516/2017/04/025

Публикации

1. Главан Д., Прокопец Т., Старобинский А.А. Stochastic dark energy from inflationary quantum fluctuations The European Physical Journal C, Том 78, Выпуск 5, 371 (год публикации - 2018)
10.1140/epjc/s10052-018-5862-5

2. Каменщик А.Ю., Поздеева Е.О., Старобинский А.А., Тронкони А., Вентури Дж., Вернов С.Ю. Induced gravity, and minimally and conformally coupled scalar fields in Bianchi-I cosmological models Physical Review D, Том 97, Выпуск 2, 023536 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevD.97.023536

3. Кошелев А.С., Сраван Кумар К., Старобинский А.А. R^2 inflation to probe non-perturbative quantum gravity Journal of High Energy Physics, Том 2018, Выпуск 3, 071 (год публикации - 2018)
10.1007/JHEP03(2018)071

4. Лю Л.-Х., Прокопец Т., Старобинский А.А. Inflation in an effective gravitational model and asymptotic safety Physical Review D, Том 98, Выпуск 4, 043505 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevD.98.043505

5. Мюллер Д., Риччиардоне А., Старобинский А.А., Топоренский А.В. Anisotropic cosmological solutions in R+R^2 gravity The European Physical Journal C, Том 78, Выпуск 4, 311 (год публикации - 2018)
10.1140/epjc/s10052-018-5778-0

6. Кастелланос А.Р.Р., Собрейра Ф., Шапиро И.Л., Старобинский А.А. On higher derivative corrections to the R+R^2 inflationary model Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Том 2018, Выпуск 12, 007 (год публикации - 2018)
10.1088/1475-7516/2018/12/007

7. Мацумото Дж., Сушков С.В. General dynamical properties of cosmological models with nonminimal kinetic coupling Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Том 2018, Выпуск 1, 040 (год публикации - 2018)
10.1088/1475-7516/2018/01/040

8. Каподзиэлло С., Диалектопулос К.Ф., Сушков С.В. Classification of the Horndeski cosmologies via Noether symmetries The European Physical Journal C, Том 78, Выпуск 6, 447 (год публикации - 2018)
10.1140/epjc/s10052-018-5939-1

9. Третьяков П.В. Cosmology in modified f(R,T)-gravity The European Physical Journal C, Том 78, Выпуск 11, 896 (год публикации - 2018)
10.1140/epjc/s10052-018-6367-y

10. Балакин А.Б., Ильин А.С. Dark Energy and Dark Matter Interaction: Kernels of Volterra Type and Coincidence Problem Symmetry, Том 10, Выпуск 9, 411 (год публикации - 2018)
10.3390/sym10090411

11. Балакин А.Б., Заяц А.Е. Non-minimal Einstein-Maxwell theory: the Fresnel equation and the Petrov classification of a trace-free susceptibility tensor Classical and Quantum Gravity, Том 35, Выпуск 6, 065006 (год публикации - 2018)
10.1088/1361-6382/aaaa60

12. Мишра С.С., Сахни В., Топоренский А.В. Initial conditions for inflation in an FRW universe Physical Review D, Том 98, Выпуск 8, 083538 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevD.98.083538

13. Балакин А.Б. The extended Einstein-Maxwell-aether-axion model: Exact solutions for axionically controlled pp-wave aether modes Modern Physics Letters A, Том 33, Номер 09, 1850050 (год публикации - 2018)
10.1142/S0217732318500505

14. Балакин А.Б., Грошев Д.Е. Polarization and stratification of axionically active plasma in a dyon magnetosphere ArXiv.org (год публикации - 2018)

15. Балакин А.Б., Шакирзянов А.Ф. Einstein-aether-axion theory: How does dynamic aether regulate the state of axionic dark matter? ArXiv.org (год публикации - 2018)

16. Скугорева М.А. Late-time power-law stages of cosmological evolution in teleparallel gravity with nonminimal coupling Gravitation and Cosmology, Том 24, Номер 1, стр. 103-111 (год публикации - 2018)
10.1134/S0202289318010139

17. Скугорева М.А., Топоренский А.В. On Kasner solution in Bianchi I f(T) cosmology The European Physical Journal C, Том 78, Выпуск 5, 377 (год публикации - 2018)
10.1140/epjc/s10052-018-5857-2