"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8837
ETF8837 "Modifitseeritud gravitatsiooniteooriate teoreetiline struktuur ja vaatluslikud järeldused (1.01.2011−31.12.2014)", Piret Kuusk, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Füüsika Instituut.
ETF8837
Modifitseeritud gravitatsiooniteooriate teoreetiline struktuur ja vaatluslikud järeldused
Theoretical implications and observational consequences of modified theories of gravity
1.01.2011
31.12.2014
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP190 Matemaatiline ja üldine teoreetiline füüsika, klassikaline mehaanika, kvantmehaanika, relatiivsus, gravitatsioon, statistiline füüsika, termodünaamika1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)100,0
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.20118 880,00 EUR
01.01.2012−31.12.20128 880,00 EUR
01.01.2013−31.12.20138 880,00 EUR
01.01.2014−31.12.20148 880,00 EUR
35 520,00 EUR
62889,06

Me jätkame oma varasemaid uurimusi kosmoloogiliste mudelite realistlikkusest modifitseeritud gravitatsiooniteooriates, millest suurt osa saab esitada üldise skalaar-tensortüüpi gravitatsiooniteooria (STG) või mitme skalaarväljaga multiskalaar-tensorteooriana (MSTG) kujul. Me kasutame (M)STG atraktormehhanismi, mille järgi on vastavad kosmoloogilised lahendid skalaarvälja faasiruumis kirjeldatud faasivooga, mis dünaamiliselt liigub teatud atraktorpunktide poole, lubades kasutada Taylori arendusi nende punktide ümbruses. Meie eesmärk on lähtudes lokaalsetest nõrga välja vaatlustest Päikesesüsteemis, universumi paisumise ajaloost ja lineaarsete häirituste arengust filtreerida välja realistlikud teooriaklassid ja leida piirangud neid iseloomustavatele parameetritele. Me soovime selgitada järgmisi küsimusi. 1) Lokaalse nõrga välja piirangud: oma varasemates töödes oleme vaadanud piiranguid Jordani konformse raami seosefunktsioonile parametriseeritud post-Newtoni (PPN) formalismi raames, nüüd tahame seda täiendada piirangute leidmisega skalaarvälja potentsiaalile, mis tulenevad algselt Einsteini konformses raamis defineeritud kameeleonefektist. 2) Atraktormehhanism: oma varasemates töödes oleme detailselt kirjeldanud kosmoloogilisi mudeleid ajajärgul, mil skalaarse potentsiaali energiatihedus domineerib mateeria energiatiheduse üle; edaspidi on tarvis detailselt kirjeldada kosmoloogilisi mudeleid ajajärgul, mil mateeria tihedus domineerib skalaarse potentsiaali üle. 3) Kiirenev paisumine: oleme esitanud tarviliku tingimuse Jordani raami STG seosefunktsioonile, mis lubab universumi kiirenevat paisumist vastava STG kosmoloogilises mudelis; edaspidi soovime lähemalt uurida selliste lahenditega kirjeldatud universumite paisumise ajalugu ja mateeria poolt domineeritud lahendeid atraktorpunkti lähedal, kasutades olekuleidja diagrammide tehnikat. 4) Kosmoloogilisete tihedushäirituste kasv: me tahame tuletada võrrandi lineaarsete häirituste arengu jaoks juhul, kui alusteooriaks on STG ja kui lahendid jäävad atraktorpunkti lähedale. 5) Multiskalaar-tensorgravitatsioon: me üldistame oma varasemad STG tulemused mitme skalaarväljaga multiskalaar-tensorteooriatele, mis tekivad loomulikul viisil kõrgemamõõtmelistes ruumides antud stringi- ja superstringiteooriate kompaktifitseerimisel neljamõõtmelisele aegruumile.
We continue our earlier investigations on the viability of cosmological models in modified theories of gravity, for which the general scalar-tensor theories (STG) and multiscalar-tensor theories (MSTG) are templates accommodating large classes of currently proposed alternative theories. We seek to use the (M)STG attractor mechanism whereby cosmological solutions are dynamically driven to the vicinity of certain points in the scalar field phase space, thus making it reasonable to focus upon Taylor expansions around these points. By trying to meet the observations of local weak fields, expansion history, and growth of linear perturbations, we aim at filtering out unviable classes of theories and putting combined constraints on the parameters of the reminder. We will clarify the following issues. 1) Local weak field constraints: in our previous work we have analyzed constraints on the Jordan conformal frame STG coupling function arising from local weak field tests in the framework of parametrized post-Newtonian (PPN) formalism; this must be complemented by corresponding constraints on the scalar potential in the framework of the chameleon effect which was originally introduced in the Einstein conformal frame. 2) Attractor mechanism: our previous thorough investigations of cosmological models in the potential dominated era must be complemented by analogous investigations in the matter dominated era. 3) Accelerated expansion: we have proposed a necessary condition on STG coupling function for accelerated expansion to occur; now we will investigate more in detail the expansion history and matter dominated solutions near the attractor point using statefinder diagnostic plots. 4) Growth of perturbations: we will derive and investigate equations for linear perturbations given the underlying theory is STG and the solutions linger near the attractor point. 5) Multiscalar-tensor gravity: we will generalize our previous results in STG to the case of MSTG; the latter can be obtained from higher dimensional theories of strings and superstrings via the Kaluza-Klein compactification procedure.

Vastutav täitja (1)

IsikKraadTöökoht ja ametCVOsalemise periood
Piret KuuskdoktorikraadEST / ENG01.01.2011−31.12.2014

Põhitäitjad (6)

IsikKraadTöökoht ja ametCVOsalemise periood
Andrjus FrantskjavitšiusEST / ENG05.10.2012−31.12.2014
Laur JärvdoktorikraadTartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Füüsika Instituut, teoreetilise füüsika vanemteadur (1,00)EST / ENG01.01.2011−31.12.2014
Erik RandlamagistrikraadEST / ENG01.01.2011−31.12.2014
Mihkel RünklaEST / ENG01.01.2012−31.12.2014
Margus SaaldoktorikraadTartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Füüsika Instituut, teoreetilise füüsika vanemteadur (1,00)EST / ENG01.01.2011−31.12.2014
Ott VilsonEST / ENG01.01.2012−31.12.2014
Publikatsioonid
Publikatsioonid
Hohmann, Manuel; Järv, Laur; Kuusk, Piret; Randla, Erik (2013). Post-Newtonian parameters gamma and beta of scalar-tensor gravity with a general potential. Physical Review D, 88 (8), 084054-1−084054-8, 10.1103/PhysRevD.88.084054.
Paal, Eugen; Kuusk, Piret; Stolin, Alexander (2014). 3Quantum: Algebra Geometry Information. Journal of Physics: Conference Series , 532 (11001), 011001-1−011001-7.
Järv, Laur; Kuusk, Piret; Saal, Margus; Vilson, Ott (2014). Parametrizations in scalar-tensor theories of gravity and the limit of general relativity. In: E. Paal, P. Kuusk, A. Stolin (Ed.). Journal of Physics: Conference Series, 532 (012011-1−012011-11). IOP Publishing Ltd.
Kuusk, Piret; Järv, Laur; Randla, Erik (2014). Scalar-tensor and multiscalar-tensor gravity and cosmological models. In: A. Makhlouf; E. Paal; S. Silvestrov; A. Stolin (Ed.). Algebra, Geometry and Mathematical Physics (551−562). Springer-Verlag. (Springer Proceedings in Mathematics & Statistics; 85).
Randla, Erik (2014). PPN parameters for multiscalar-tensor gravity without a potential. . Journal of Physics: Conference Series (012024-1−012024-8). Institute of Physics Publishing.
Saal, Margus; Frantskjavitšius, Andrjus (2014). Examples of cosmological rips in the scalar-tensor cosmology. In: E.Paal, P.Kuusk, A.Stolin (Ed.). Journal of Physics: Conference series (012025-1−012025-11). IOP Publishing Ltd.
Järv, Laur; Kuusk, Piret; Saal, Margus; Vilson, Ott (2015). Invariant quantities in the scalar-tensor theories of gravitation. Physical Review D, 91 (2), 024041-1−024041-13, dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.91.024041.
Järv, Laur; Kuusk, Piret; Saal, Margus; Randla, Erik (2015). Scalar-tensor and multiscalar-tensor cosmology in the general relativity limit. Proceedings of the MG13 Meeting on General Relativity, Part B: The Thirteenth Marcel Grossmann Meeting On Recent Developments in Theoretical and Experimental General Relativity, Astrophysics, and Relativistic Field Theories; Stockholm, Sweden; 1 – 7 July 2012. Ed. Rosquist, K.; Jantzen, R.; Ruffini, R. World Scientific Publ Co Pte Ltd, 1292−1294.
Järv, Laur; Kuusk, Piret; Saal, Margus; Vilson, Ott (2015). Transformation properties and general relativity regime in scalar-tensor theories. Classical and Quantum Gravity, 32 (23), 235013-1−235013-33, dx.doi.org/10.1088/0264-9381/32/23/235013.