URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Горбунов Д.С., Рубаков В.А. Введение в теорию ранней Вселенной: Космологические возмущения. Инфляционная теория
Id: 202806
 
899 руб. Бестселлер!

Введение в теорию ранней Вселенной: Космологические возмущения. Инфляционная теория. Изд.стереотип.

URSS. 2016. 568 с. Твердый переплет. ISBN 978-5-396-00702-4.

 Аннотация

Книга написана в значительной мере с точки зрения связи космологии с физикой микромира. В ней излагаются результаты, относящиеся к теории развития космологических возмущений, инфляционной теории и теории постинфляционного разогрева. Книга является продолжением монографии "Введение в теорию ранней Вселенной. Теория горячего Большого взрыва" (М.: URSS, 2008), в которой изложены результаты, относящиеся к однородной изотропной Вселенной на горячей стадии ее эволюции и на последующих космологических этапах. В настоящей книге рассматриваются как установившиеся представления о ранней и современной Вселенной, так и наиболее развитые и обоснованные, но еще не нашедшие экспериментального подтверждения теоретические модели. В ряде разделов используются методы неравновесной статистической физики и более специальные методы квантовой теории поля. Для облегчения чтения этих разделов в приложениях приведены необходимые сведения.

Для научных работников, аспирантов и студентов, специализирующихся в области физики элементарных частиц и в области космологии.


 Оглавление

Предисловие
Глава 1. Джинсовская неустойчивость в ньютоновой теории тяготения
 1.1.Джинсовская неустойчивость в статической среде
 1.2.Развитие неустойчивости в расширяющейся Вселенной
 1.3.Размеры неоднородностей и массы структур
Глава 2. Космологические возмущения в общей теории относительности. Уравнения линеаризованной теории
 2.1.Фоновая метрика
  2.1.1.Метрика в конформном времени
  2.1.2.Космологические параметры и конформные времена различных эпох
 2.2.Общее рассмотрение
  2.2.1.Калибровка h0i = 0
  2.2.2.Линеаризованный тензор энергии-импульса идеальной жидкости
  2.2.3.Разложение по спиральностям
 2.3.Уравнения в секторах с определенной спиральностью
  2.3.1.Тензорные моды
  2.3.2.Векторные моды
  2.3.3.Скалярные моды: конформная ньютонова калибровка
 2.4.Режимы эволюции
 2.5.Массивное скалярное поле как темная материя
Глава 3. Эволюция векторных и тензорных мод
 3.1.Векторные моды
 3.2.Тензорные моды: реликтовые гравитационные волны
  3.2.1.За горизонтом: константная и падающая моды
  3.2.2.Под горизонтом. Сшивка с константной модой
Глава 4. Скалярные возмущения: результаты для однокомпонентных сред
 4.1.Общие уравнения
 4.2.Релятивистское вещество
 4.3.Нерелятивистское вещество
 4.4.Возмущения плотности нерелятивистского вещества на Lambda-доминированной стадии
Глава 5. Первичные скалярные возмущения в реальной Вселенной
 5.1.Адиабатическая мода и моды постоянной кривизны
 5.2.Адиабатическая мода за горизонтом
 5.3.Начальные условия для мод постоянной кривизны
 5.4.Первичные спектры: данные наблюдений
 5.5.Эволюция адиабатических возмущений: беглый обзор
Глава 6. Скалярные возмущения до рекомбинации
 6.1.Длинноволновые адиабатические моды
 6.2.Адиабатические моды, входящие под горизонт на радиационно-доминированной стадии
  6.2.1.Возмущения темной материи
  6.2.2.Возмущения барион-фотонной компоненты
 6.3.Адиабатические моды с промежуточными импульсами
 6.4.CDM-моды постоянной кривизны
 6.5.Барионные моды постоянной кривизны
Глава 7. Формирование структур
 7.1.Эволюция неоднородностей материи после рекомбинации: линейная стадия
  7.1.1.Спектр мощности P(k, z)
  7.1.2.Барионные акустические осцилляции
 7.2.Выход возмущений на нелинейную стадию
  7.2.1.Предварительное обсуждение
  7.2.2.Распределение по массам
Глава 8. За рамками приближения идеальной жидкости
 8.1.Функции распределения и уравнение Больцмана в искривленном пространстве-времени
 8.2.Общие уравнения для скалярных возмущений
 8.3.Теплая темная материя
  8.3.1.Подавление роста возмущений
  8.3.2.Ограничения на массу частиц из фазовой плотности
 8.4.Особенности эволюции нейтринной компоненты
  8.4.1.Ранние стадии эволюции возмущений: релятивистские нейтрино
  8.4.2.Нерелятивистские нейтрино
  8.4.3.Влияние нейтрино на возмущения материи. Космологические ограничения на массы нейтрино
 8.5.Неидеальность барион-фотонной среды в эпоху рекомбинации
  8.5.1.Толщина сферы последнего рассеяния
  8.5.2.Эффект Силка
Глава 9. Температура реликтового излучения
 9.1.Анизотропия температуры реликтового излучения
 9.2.Анизотропия температуры в приближении мгновенного отщепления фотонов
  9.2.1.Общий формализм
  9.2.2.Большие угловые масштабы
  9.2.3.Промежуточные угловые масштабы
 9.3.Малые угловые масштабы
 9.4.Зависимость спектра анизотропии от космологических параметров
 9.5.Анизотропия температуры в случае мод постоянной кривизны
Глава 10. Поляризация реликтового излучения
 10.1.Источники поляризации
 10.2.Тензор поляризации. E- и B-моды
 10.3.Генерация поляризации реликтового излучения
  10.3.1.Общее рассмотрение
  10.3.2.Скалярные возмущения
  10.3.3.Тензорные возмущения
 10.4.Обсуждение
Глава 11. Проблемы теории горячего Большого взрыва. Инфляция как способ их решения
 11.1.Проблемы теории горячего Большого взрыва
  11.1.1.Проблема горизонта
  11.1.2.Проблема плоскостности
  11.1.3.Проблема энтропии
  11.1.4.Проблема первичных неоднородностей
 11.2.Инфляция: основная идея
Глава 12. Инфляция в режиме медленного скатывания
 12.1.Условия медленного скатывания
 12.2.Модели инфляции
  12.2.1.Инфляция с большим полем ("хаотическая инфляция")
  12.2.2.Инфляция вблизи максимума потенциала ("новая инфляция")
  12.2.3.Гибридная инфляция
  12.2.4.Заключительные замечания
Глава 13. Генерация космологических возмущений на инфляционной стадии
 13.1.Упрощенный анализ: флуктуации инфлатонного поля
  13.1.1.Вакуумные флуктуации в плоском пространстве-времени
  13.1.2.Генерация возмущений инфлатона
  13.1.3.Первичные скалярные возмущения
 13.2.Скалярные возмущения с учетом возмущений метрики
 13.3.Тензорные возмущения
 13.4.Амплитуды и наклоны спектров. Сравнение с наблюдениями
  13.4.1.Амплитуда скалярных возмущений: плоскостность потенциала инфлатона
  13.4.2.Амплитуда тензорных возмущений
  13.4.3.Наклоны спектров
 13.5.Обсуждение
Глава 14. Дополнительные вопросы инфляционной теории
 14.1."Вечная" инфляция
 14.2.Генерация возмущений плотности за счет дополнительного скалярного поля
  14.2.1.Негауссовы адиабатические возмущения
  14.2.2.Моды постоянной кривизны
 14.3.Легкое скалярное поле в раздувающейся Вселенной
  14.3.1.Поле малой массы без самодействия
  14.3.2.Модель с потенциалом четвертого порядка
 14.4.Аксион как темная материя: CDM-возмущения постоянной кривизны
Глава 15. Постинфляционный разогрев
 15.1.Предварительные соображения
 15.2.Распад колебаний инфлатона в теории с квадратичным потенциалом
  15.2.1.Распад инфлатонных колебаний большой амплитуды
  15.2.2.Случай слабой связи
 15.3.Особенности теории с потенциалом phi4
 15.4.Рождение тяжелых фермионов
 15.5.Физические приложения
  15.5.1.Генерация барионной асимметрии в процессе разогрева
  15.5.2.Нетепловые фазовые переходы
  15.5.3.Высокочастотные гравитационные волны
Глава 16. Сценарии с коллапсом и отскоком
Приложение A. Точные решения для гравитирующей материи
 A.1.Гравитационный коллапс в ньютоновой теории тяготения
 A.2.Сферический коллапс пылевидной материи в общей теории относительности
Приложение B. Вывод линеаризованных уравнений Эйнштейна
Приложение C. Гауссовы случайные величины и гауссовы случайные поля
 C.1.Свойства гауссовых случайных величин
 C.2.Гауссовы случайные поля
Приложение D. Фермионы в гравитационных полях
 D.1.Группа Лоренца как калибровочная группа
 D.2.Фермионное действие и уравнение Дирака
Приложение E. Рождение частиц во внешних полях. Метод преобразований Боголюбова
 E.1.Бозоны
 E.2.Фермионы
Приложение F. Некоторые специальные функции и их свойства
 F.1.Сферические функции Бесселя целого порядка jl(x)
 F.2.Полиномы Лежандра Pn(x) и сферические гармоники Ylm(n)
Монографии, обзоры
Литература
Предметный указатель

 Предисловие

Современная космология тесно связана с физикой микромира, изучающей элементарные частицы и их взаимодействия на наиболее фундаментальном уровне. Именно с этой точки зрения и написана эта книга. Она является продолжением нашей книги "Введение в теорию ранней Вселенной. Теория горячего Большого взрыва" (М.: URSS, 2008), в которой изложены результаты, относящиеся к однородной изотропной Вселенной на горячей стадии её эволюции и на последующих космологических этапах. Данная книга посвящена теории развития космологических возмущений, т.е. неоднородностей во Вселенной, инфляционной теории и теории постинфляционного разогрева.

В основу книги положен курс лекций, читавшийся в течение ряда лет на кафедре квантовой статистики и теории поля физического факультета Московского государственного университета студентам, специализирующимся в области теоретической физики. Мы сочли целесообразным, однако, добавить ряд более специальных разделов, помеченных в книге звёздочкой.

Мы постарались сделать изложение в главах, посвященных инфляционной теории, максимально независимым от материала других глав. Это сделано для того, чтобы читатель, интересующийся именно инфляционной теорией, мог начать чтение сразу с главы 11.

Для чтения книги достаточно, в принципе, знания материала, обычно излагаемого в курсах общей физики, а также начальных разделов квантовой теории поля. Поэтому основные главы книги должны быть доступны студентам старших курсов университетов. Необходимые для их чтения сведения из теории гравитации и теории случайных полей помещены в приложениях, не претендующих, разумеется, на сколько-нибудь полное изложение этих самостоятельных направлений. В то же время в некоторых разделах, помеченных звёздочкой, используются методы неравновесной статистической физики и более специальные методы квантовой теории поля, так что для их чтения желательно владение указанным материалом. Частично он изложен в главе ch6-nonideal и приложениях appendix-D-v2, appendix-E-v2.

В некоторых местах этой книги мы используем результаты, изложенные в предыдущей книге "Введение в теорию ранней Вселенной. Теория горячегоБольшого взрыва". Соответствующие ссылки начинаются с цифры I. Например, I.3.1 означает раздел 3.1 предыдущей книги, а (I.3.13) -- уравнение (3.13) из неё.

Сколько-нибудь полный библиографический обзор по обсуждаемым темам выходил бы далеко за рамки этой книги. Для ориентировки читателя мы поместили в конце книги перечень монографий и обзоров, в которых рассматриваются затронутые нами вопросы. Разумеется, этот перечень далеко не полон. По ходу изложения мы также приводим ссылки на оригинальную литературу, откуда мы почерпнули те или иные частные результаты.

Наблюдательная космология, как и экспериментальная физика частиц, быстро развивается. Приведённые в книге наблюдательные и экспериментальные данные и результаты их обработки, скорее всего, будут уточнены уже до выхода книги в свет. Восполнить этот пробел поможет, например, обращение к регулярно обновляемым материалам Particle Data Group (http://pdg.lbl.gov/).

Мы хотели бы поблагодарить наших коллег из Института ядерных исследований РАН Ф.Л.Безрукова, С.В.Демидова, С.Л.Дубовского, В.А.Кузьмина, Д.Г.Левкова, М.В.Либанова, Э.Я.Нугаева, Г.И.Рубцова, Д.В.Семикоза, И.И.Ткачёва, С.В.Троицкого, А.А.Хмельницкого за участие в подготовке курса лекций и многочисленные полезные обсуждения и ценные замечания. Мы глубоко благодарны Г.С.Бисноватому-Когану, О.В.Верходанову, В.Н.Лукашу, В.Ф.Муханову, И.Д.Новикову, К.А.Постнову, М.В.Сажину, Р.А.Сюняеву, А.В.Тихонову, И.Л.Шапиро, М.Е.Шапошникову и Ю.В.Штанову за многочисленные полезные замечания и критику.


 Об авторах

Дмитрий Сергеевич ГОРБУНОВ

Старший научный сотрудник Института ядерных исследований РАН. Физик-теоретик, автор более 50 научных работ. В круг научных интересов входят физика элементарных частиц, космология, квантовая теория поля, физика космических лучей высоких и сверхвысоких энергий. Лауреат Золотой медали с премией Российской академии наук для молодых ученых за 2003 год.

Валерий Анатольевич РУБАКОВ

Главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, профессор Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, академик Российской академии наук. Физик-теоретик, известный специалист в области физики элементарных частиц, космологии, квантовой теории поля, теории гравитации. Лауреат Золотой медали с премией РАН для молодых ученых за 1984 год, премии им. А. А. Фридмана РАН (1999), Международных премий им. И. Я. Померанчука (2003) и им. М. А. Маркова (2005).

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце