Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > gr-qc > arXiv:2505.16863

帮助 | 高级搜索

广义相对论与量子宇宙学

arXiv:2505.16863 (gr-qc)
[提交于 2025年5月22日 ]

标题: 一个量子宇宙学的精确可解模型:类氢原子与尘埃及宇宙常数的类比

标题: An exactly solvable model of quantum cosmology: the Hydrogen atom analogy with dust and Cosmological constant

Authors:Harkirat Singh Sahota, Dipayan Mukherjee, S. Shankaranarayanan
摘要: 我们研究了在单模引力框架下,无压尘(通过布朗-库查尔形式主义建模)和一个动态宇宙常数$\Lambda$的空间平坦的弗里德曼-莱马特-罗伯逊-沃克(FLRW)宇宙的惠勒-德威特量子化,其中单模时间作为关系时钟。 值得注意的是,该系统的量子动力学表现出与非相对论氢原子的数学对应性——$\Lambda$对应于能量本征值,体积变量对应于径向坐标,尘埃能量密度参数对应于库仑势强度。这种类比产生了正$\Lambda$的连续谱,类似于散射态。 对于$\Lambda > 0$,我们证明了单模哈密顿量的自伴随性,保证了单模时间下的幺正演化。通过从归一化定态构造波包,我们展示了量子反弹,这解决了经典的宇宙大爆炸奇点。 动力学从远离反弹点的半经典行为过渡到由于反弹点附近的干涉而特征性地出现“回声”振荡的量子主导区域。我们通过宇宙可观测量的期望值和涨落来量化量子效应,发现晚期宇宙中存在持久的量子效应的证据。 因此,我们的结果表明,量子引力效应可能在反弹后的时间宇宙学中留下印记。
摘要: We study the Wheeler-DeWitt quantization of a spatially flat Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker (FLRW) universe with pressureless dust (modeled via the Brown-Kucha\v{r} formalism) and a dynamical cosmological constant $\Lambda$ treated in the unimodular gravity framework, where unimodular time serves as a relational clock. Remarkably, the quantum dynamics of this system exhibit a mathematical correspondence to a non-relativistic hydrogen atom -- $\Lambda$ maps to energy eigenvalues, the volume variable to the radial coordinate, and the dust energy density parameter to the Coulomb potential strength. This analogy yields a continuous spectrum for positive $\Lambda$, analogous to scattering states. For $\Lambda > 0$, we prove the self-adjointness of the unimodular Hamiltonian, guaranteeing unitary evolution in unimodular time. By constructing wave packets from normalized stationary states, we demonstrate a quantum bounce that resolves the classical Big Bang singularity. The dynamics transition from semiclassical behavior far from the bounce to quantum-dominated regions featuring characteristic "ringing" oscillations due to interference near the bounce. We quantify quantum effects through expectation values and fluctuations of cosmological observables, finding evidence for persistent quantum effects in the late universe. Thus our results suggest that quantum gravitational effects may leave imprints on late-time cosmology, even beyond the bounce.
评论: 18页,5幅图。谨以此文献给Narlikar教授的回忆。
主题: 广义相对论与量子宇宙学 (gr-qc) ; 宇宙学与非星系天体物理学 (astro-ph.CO); 高能物理 - 理论 (hep-th)
引用方式: arXiv:2505.16863 [gr-qc]
  (或者 arXiv:2505.16863v1 [gr-qc] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2505.16863
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Harkirat Singh Sahota [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 5 月 22 日 16:21:19 UTC (1,230 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
astro-ph.CO
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-05
切换浏览方式为:
astro-ph
gr-qc
hep-th

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号