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《宇宙微波背景辐射偏振性各向异性及引力波》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1CMBanisotropiesandpolarization GravitationalWaves(RelicandRadiated)YangZhang AstronomyDepartmentUSTC1,CMB各向異性和偏振大爆炸宇宙:宇宙是從早期高溫高壓演化而來。重要證據之一：宇宙中存在2.7k的微波背景輻射（CMB）。大爆炸發現和研究的历史：爱因斯坦（1916）：静态宇宙模型deSitter（1931）：膨胀宇宙模型（加速）哈勃（1929）：宇宙在膨胀中Gamow（1946）：大爆炸提出、核合成模型Penzias&Wilson(1965):宇宙微波背
2、景辐射Mather&Smoot（1992）:CMB的各向异性Riess&Perlmutter(1998)：宇宙加速膨胀2Penzias&Wilson微波背景辐射今天宇宙中充滿了T=2.723K的微波背景辐射，波長在λ~0.1cm附近，是幾乎完美的Planck黑體譜，p=ρ/3~(π2/15)T4,ε(ν)=hν/(ehν/kT-1),4CMB如何產生的？在宇宙早期，温度T~3000K(年龄38万年，z~1100)电子+质子=氢原子+光子自由的光子,T~1/a(t)，就成为今天的CMB，T~2.7K。仍然是幾乎完美的黑體譜。幾乎？就是還不完美，存在不均勻，即
3、溫度各向異性和偏振。5COBE(Mather&Smoot)背景辐射有10-5大小的温度起伏，不同的颜色。这是我们能看到的宇宙的最早图象。今天，140亿年幼年，38万年78CMB觀測結果（WMAP2003）91011以上，是大大簡化了的結果。還有一系列宇宙學的因素要考慮，將修正簡化結果。理論上可以計算出這些因素的效應，再與觀測比較，從而確定一系列的宇宙學參數（模型）。這對推進宇宙學的進展是巨大的。12以下因素：1314152，CMB的偏振16171819於是，得到CMB的四個譜：20注意，度規擾動hij包括兩部份：標量型擾動（密度擾動）；張量型擾動（引力波）；
4、它們所誘導的CMB譜是不同的。密度擾動只能產生CTT,CEE,CTE，不產生CBB,引力波可以產生全部4個譜。具體說，21IntheexpandinguniversewithRobertson-Walkermetricds2=a2(t)[-dt2+(δij+hij)]perturbationshij＝hδij/3+hij
5、
6、(scalar)+hij┴(vector)+hijT(tensor,RGWs)bothscalar(densityperturbation)andtensor(RGWs)modesaregeneratedduringtheinflatio
7、narystageoftheveryearlyuniverse,andbothwillentertheSachs-WolfetermandgenerateCMBanisotropiesandpolarization.22anisotropiespolarization引力波情況下的光子氣體的Boltzmann方程：Equivalentto：with23近似解析解：wherewithc~0.6,b~0.824引力波產生的全部4個譜（解析解）：2526類似地，密度擾動情況下的Boltzmanneq:formalsol.：27近似解析解：其中動量積分，給出譜：密度
8、擾動產生的3個譜（解析解）：28293031323，宇宙再電離（reinization）的影響33-------possiblybyfirstgenerationofluminousstellarobjects-------likelyoccurredz=(6~20),uncertainyet;WMAP5:（suddenre-ionization）z=11(95%CL).-------amajorprocesssecondaryonlytothedecoupling這也是未來的CMB研究的重點34引力波情況下再電離的譜：Phys.Rev.D79,083002
9、(2009)匯總起來：解析解、數值解、觀測的比較：35WMAP觀測的譜：36BeforeWMAPWMAP:HighprecisionCMB未來仍然是宇宙學的主要研究領域，其中CBB的探測，再電離研究將是主要課題。384，引力波簡介394041JWeber1960’s铝棒引力波探测器42LIGO探測器43VIRGO探測器44LISA空間探測器45465，殘餘引力波（RelicGravitationalWaves）宇宙極早期暴漲時期產生RGW，它取決於初始條件:A,β,αT:47RGW的主要特點：隨機背景，譜非常寬，任何時期、任何地方存在。是一個主要的探測目標。
10、lowfrequenciesCMBν＝(10-18－
