Quantum effects in some modified gravity theories

Представлены результаты исследования квантовых эффектов в некоторых модифицированных теориях гравитации и их приложения к космологии ранней Вселенной, а также к генерации космических лучей сверхвысоких энергий за счет распада или аннигиляции частиц темной материи. В рамках скалярно-тензорной гравитации с самодействием скалярного поля четвертой степени вычислен эффективный потенциал в однопетлевом приближении. Показано, что при определенном выборе параметров модель допускает реализацию инфляционного расширения Вселенной в режиме медленного скатывания. Для масштабно-инвариантной версии общей теории относительности обосновано использование компонент спиновой связности в качестве фундаментальных переменных квантования. Показано, что в низшем приближении данная модель воспроизводит стандартный плоский спектр первичных гравитационных волн. Предложена модель темной материи, состоящей из тяжелых фермионов. Показано, что эти частицы могли быть порождены в эпоху разогрева в ранней Вселенной с необходимой долей космологической плотности. Рассмотрены два механизма образования космических лучей сверхвысоких энергий: распад и аннигиляции частиц фермионной темной материи. В полуклассическом приближении с учетом обратной реакции исследованы квантовые эффекты на стадии разогрева Вселенной в модели Старобинского. Получена оценка вклада поляризации вакуума в ширину распада скалярона, определяющую интенсивность космологического рождения частиц. Полученные результаты проясняют квантовую структуру рассматриваемых модифицированных гравитационных моделей, демонстрируют влияние квантовых поправок на раннюю космологическую динамику и указывают на перспективные направления для наблюдательного тестирования альтернативных теорий гравитации.

(Based on a candidate’s dissertation.)