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付成杰课题组与免费足球直播app
理论物理研究所王少江副研究员合作，在早期宇宙暴胀理论研究方面取得新进展。相关成果以《Harrison-Zeldovich attractor: From Planck to ACT results》为题，作为Letter发表在物理学期刊《Physical Review D》上（Phys. Rev. D 113 (2026) L081304）。该研究提出了一种基于非最小导数耦合的理论框架，可使多类暴胀模型的理论预言趋向接近标度不变的Harrison-Zeldovich谱，为理解最新宇宙微波背景观测结果提供了新的理论思路，并为早期暗能量等解决哈勃常数危机的修改早期宇宙方案提供了一个可行的单场慢滚暴胀框架。
宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙经历了一段近似指数膨胀阶段，并产生原初标量扰动和原初张量扰动。这些原初扰动会在宇宙微波背景辐射中留下可观测信号，其中标量谱指数ns和张标比r是检验暴胀模型的两个关键参数。Planck卫星对宇宙微波背景的观测结果支持ns≃0.965，而近期Atacama Cosmology Telescope（ACT）观测结果则倾向于更大的ns，而早期暗能量方案通常偏好一个更加接近ns≃1的Harrison-Zeldovic标度不变谱。但是在标准单场慢滚暴胀模型下，一个更加接近1的ns通常要求更长的暴胀阶段，远超目前观测限制所需的暴胀时长。这一变化对标准单场慢滚暴胀模型提出了新的挑战。
为解决这一问题，研究者通过引入暴胀场与爱因斯坦张量之间的非最小导数耦合，构建了一个统一的理论框架，用以协调多类暴胀模型与当前关于标量谱指数ns和张标比r的多样观测约束。该耦合可以改变暴胀场演化时受到的“引力摩擦”：正耦合增强摩擦，使场滚动变慢；负耦合减弱摩擦，使场滚动变快。通过调节这种摩擦效应，可以在不改变暴胀势函数基本形式以及暴胀时长限制的情况下，灵活调节模型对ns和r的理论预言，使其更好地适应Planck、ACT以及早期暗能量相关观测限制。
该成果是在研究者前期工作基础上的进一步发展。此前，付成杰副教授与王少江副研究员曾在《Physical Review D》上以Letter形式发表论文《Reconciling early dark energy with a Harrison-Zeldovich spectrum》（ Phys. Rev. D 109 (2024) L041304）。该工作指出，负的非最小导数耦合可以在幂律势暴胀模型中实现接近Harrison-Zeldovic谱的结果。最新工作进一步表明，这一机制并不局限于幂律势暴胀模型，而可以推广到α-吸引子E-模型和Hilltop暴胀等多类典型暴胀模型中。
总体而言，该研究表明，通过调制引力摩擦来修正暴胀动力学，是一种具有普适性和灵活性的机制，可用于使不同暴胀模型适应不断发展的宇宙学观测数据。随着未来宇宙微波背景偏振观测精度的进一步提高，非最小导数耦合机制所提供的灵活性，有望在弥合理论模型与观测数据之间的差距方面发挥重要作用。
该研究受到基金委青年科学基金、科技部国家重点研发计划、理论物理专款前沿引领项目、卓越创新研究群体项目以及彭桓武理论物理创新研究中心资助。
图1. 在非最小导数耦合框架下四种典型暴胀模型所预言的标量谱指数和张标比
论文成果链接：
//link.aps.org/doi/10.1103/cm1c-kfpn
//journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.109.L041304
