4、宇宙学中的引力辐射与宇宙度量

宇宙学中的引力辐射与宇宙度量

1. 物理学中的未解之谜

在物理学领域，仍存在诸多有待解答的问题。目前，宇宙中存在暗能量（DE），其在实验上与宇宙常数相符，占据了宇宙约 70% 的能量，但标准模型粒子物理（SMPP）中没有与之对应的候选粒子。希格斯粒子是具有真空量子数的标准模型粒子，虽表明了基本标量的存在，但它并非暗能量的理想候选者。

希格斯势具有非零的最小值，其值 $V (φ_H) = -λ⟨φ⟩^4 \sim -M_H^2⟨φ⟩^2$，约为 $10^8 GeV^4$，比宇宙暗能量的设定值大了约 54 个数量级，这意味着希格斯真空在引力上是惰性的。不过，这一问题暂时搁置，等待进一步的研究进展。

2. 引力辐射

2.1 引力波的产生

加速的四极质量分布（具有能量 - 动量应力张量 $T_{\mu\nu}$）预计会辐射引力波。在弱广义相对论（GR）近似下，背景度规的扰动 $h_{\mu\nu}$ 遵循波动方程：
$\frac{\partial^2}{\partial r^2} h_{\mu\nu} - \frac{\partial^2}{\partial (ct)^2} h_{\mu\nu} = -16\pi G(T_{\mu\nu} - (T/2)\eta_{\mu\nu})$
其中，$\eta_{\mu\nu}$ 是平坦空间的对角闵可夫斯基度规。

在电磁学中，加速的电荷会辐射，而在广义相对论中，质量相当于“电荷”，因此加速的质量应该会辐射引力波，引力波表现为度规的扭曲。

2.2 引力波的探测源

由于物质（和压力）是广义相对论中度规的源项，在距离接近史