За межами загальної теорії відносності Ейнштейна: гібридна ґравітація із метрикою Палатіні
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe69.7.439Ключові слова:
загальна теорiя вiдносностi, модифiкована ґравiтацiя, гiбридна ґравiтацiя iз метрикою ПалатiнiАнотація
Встановлено, що як метричнi, так i варiанти Палатiнi ґравiтацiї f (R), мають цiкавi особливостi i, водночас, також виявляють декiлька недолiкiв. Гiбридна комбiнацiя теорiй, що мiстить елементи обох формалiзмiв, виявляється дуже успiшною у поясненнi спостережуваної феноменологiї i здатна уникнути деяких недолiкiв первiсних пiдходiв. В цiй статтi дослiджується формулювання цього гiбридного пiдходу iз метрикою Палатiнi у динамiчно еквiвалентнiй скалярно-тензорнiй формi. Ми наводимо кiлька основних досягнень цього пiдходу, таких як перевiрка спостережуваних даних для Сонячної системи, навiть якщо скалярне поле є дуже легким або безмасовим, i окреслюємо кiлька застосувань до астрофiзичних i космологiчних сценарiїв. Крiм того, ми також дослiджуємо життєздатнiсть узагальнених гiбридних теорiй ґравiтацiї iз метрикою Палатiнi.
Посилання
S. Capozziello. Curvature quintessence. Int. J. Mod. Phys. D 11, 483 (2002).
https://doi.org/10.1142/S0218271802002025
S. Capozziello, M. De Laurentis. Extended theories of gravity. Phys. Rept. 509, 167 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.physrep.2011.09.003
S.M. Carroll, V. Duvvuri, M. Trodden, M.S. Turner. Is cosmic speed - up due to new gravitational physics? Phys. Rev. D 70, 043528 (2004).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.70.043528
E.J. Copeland, M. Sami, S. Tsujikawa. Dynamics of dark energy. Int. J. Mod. Phys. D 15, 1753 (2006).
https://doi.org/10.1142/S021827180600942X
A. De Felice, S. Tsujikawa. f (R) theories. Living Rev. Rel. 13, 3 (2010).
https://doi.org/10.12942/lrr-2010-3
F.S.N. Lobo. The Dark side of gravity: Modified theories of gravity. [arXiv:0807.1640 [gr-qc]].
S. Nojiri, S.D. Odintsov. Unified cosmic history in modified gravity: From f (R) theory to Lorentz non-invariant models. Phys. Rept. 505, 59 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.physrep.2011.04.001
P. Avelino, T. Barreiro, C.S. Carvalho, A. da Silva, F.S.N. Lobo, P. Martin-Moruno, J.P. Mimoso, N.J. Nunes, D. Rubiera-Garcia, D. Saez-Gomez et al. Unveiling the Dynamics of the Universe. Symmetry 8 (8), 70 (2016).
https://doi.org/10.3390/sym8080070
E.N. Saridakis et al. [CANTATA]. Modified Gravity and Cosmology: An Update by the CANTATA Network (Springer, 2021) [ISBN: 978-3-030-83714-3, 978-3-030-83717-4, 978-3-030-83715-0]. [arXiv:2105.12582 [gr-qc]].
G.J. Olmo. Palatini approach to modified gravity: f (R) theories and beyond. Int. J. Mod. Phys. D 20, 413 (2011).
https://doi.org/10.1142/S0218271811018925
A. Joyce, B. Jain, J. Khoury, M. Trodden. Beyond the cosmological standard model. Phys. Rept. 568, 1 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.physrep.2014.12.002
P. Brax. Screened modified gravity. Acta Phys. Polon. B 43, 2307 (2012).
https://doi.org/10.5506/APhysPolB.43.2307
T.S. Koivisto, D.F. Mota, M. Zumalacarregui. Screening modifications of gravity through disformally coupled fields. Phys. Rev. Lett. 109, 241102 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.241102
P. Brax, A.C. Davis, B. Li, H.A. Winther. A unified description of screened modified gravity. Phys. Rev. D 86, 044015 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.86.044015
T. Koivisto. The matter power spectrum in f (R) gravity. Phys. Rev. D 73, 083517 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.73.083517
T. Koivisto, H. Kurki-Suonio. Cosmological perturbations in the palatini formulation of modified gravity. Class. Quant. Grav. 23, 2355 (2006).
https://doi.org/10.1088/0264-9381/23/7/009
G.J. Olmo. Violation of the equivalence principle in modified theories of gravity. Phys. Rev. Lett. 98, 061101 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.061101
G.J. Olmo. Hydrogen atom in Palatini theories of gravity. Phys. Rev. D 77, 084021 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.77.084021
S. Capozziello, T. Harko, F.S.N. Lobo, G.J. Olmo. Hybrid modified gravity unifying local tests, galactic dynamics and late-time cosmic acceleration. Int. J. Mod. Phys. D 22, 1342006 (2013).
https://doi.org/10.1142/S0218271813420066
T. Harko, T.S. Koivisto, F.S.N. Lobo, G.J. Olmo. MetricPalatini gravity unifying local constraints and late-time cosmic acceleration. Phys. Rev. D 85, 084016 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.85.084016
T. Harko, F.S.N. Lobo. Beyond Einstein's general relativity: Hybrid metric-Palatini gravity and curvature-matter couplings. Int. J. Mod. Phys. D 29 (13), 2030008 (2020).
https://doi.org/10.1142/S0218271820300086
S. Capozziello, T. Harko, T.S. Koivisto, F.S.N. Lobo, G.J. Olmo. Hybrid metric-Palatini gravity. Universe 1 (2), 199 (2015).
https://doi.org/10.3390/universe1020199
T. Harko, F.S.N. Lobo. Extensions of f (R) Gravity: Curvature-Matter Couplings and Hybrid Metric-Palatini Theory (Cambridge University Press, 2018) [ISBN: 978-1-108-42874-3, 978-1-108-58457-9].
https://doi.org/10.1017/9781108645683
T. Koivisto. Covariant conservation of energy momentum in modified gravities. Class. Quant. Grav. 23, 4289 (2006).
https://doi.org/10.1088/0264-9381/23/12/N01
G. Allemandi, A. Borowiec, M. Francaviglia, S.D. Odintsov. Dark energy dominance and cosmic acceleration in first order formalism. Phys. Rev. D 72, 063505 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.72.063505
O. Bertolami, C.G. Boehmer, T. Harko, F.S.N. Lobo. Extra force in f (R) modified theories of gravity. Phys. Rev. D 75, 104016 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.75.104016
O. Bertolami, J. Paramos, T. Harko, F.S.N. Lobo. Nonminimal curvature-matter couplings in modified gravity. [arXiv:0811.2876 [gr-qc]].
O. Bertolami, F.S.N. Lobo, J. Paramos. Non-minimum coupling of perfect fluids to curvature. Phys. Rev. D 78, 064036 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.78.064036
O. Bertolami, J. Paramos. Do f (R) theories matter? Phys. Rev. D 77, 084018 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.77.084018
T. Harko, T.S. Koivisto, F.S.N. Lobo. Palatini formulation of modified gravity with a nonminimal curvature-matter coupling. Mod. Phys. Lett. A 26, 1467 (2011).
https://doi.org/10.1142/S0217732311035869
T. Harko, F.S.N. Lobo. f (R, Lm) gravity. Eur. Phys. J. C 70, 373 (2010).
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-010-1467-3
G.J. Olmo, D. Rubiera-Garcia. Brane-world and loop cosmology from a gravity-matter coupling perspective. Phys. Lett. B 740, 73 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2014.11.034
Z. Haghani, T. Harko, F.S.N. Lobo, H.R. Sepangi, S. Shahidi. Further matters in space-time geometry: f (R, T, Rμν Tμν) gravity. Phys. Rev. D 88 (4), 044023 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.88.044024
T. Harko, F.S.N. Lobo, S. Nojiri, S.D. Odintsov. f (R, T) gravity. Phys. Rev. D 84, 024020 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.84.024020
S.D. Odintsov, D. S'aez-G'omez. f (R, T, Rμν, Tμν) gravity phenomenology and ΛCDM universe. Phys. Lett. B 725, 437 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2013.07.026
T. Harko, F.S.N. Lobo. Geodesic deviation, Raychaudhuri equation, and tidal forces in modified gravity with an arbitrary curvature-matter coupling. Phys. Rev. D 86, 124034 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.86.124034
I. Ayuso, J. Beltran Jimenez, 'A. de la Cruz-Dombriz. Consistency of universally nonminimally coupled f (R, T, Rμν, Tμν) theories. Phys. Rev. D 91 (10), 104003 (2015).
N. Tamanini, T.S. Koivisto. Consistency of nonminimally coupled f (R) gravity. Phys. Rev. D 88 (6), 064052 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.88.064019
S. Capozziello, T. Harko, T.S. Koivisto, F.S.N. Lobo, G.J. Olmo. Cosmology of hybrid metric-Palatini f (X)-gravity. JCAP 04, 011 (2013).
https://doi.org/10.1088/1475-7516/2013/04/011
G.J. Olmo. The Gravity Lagrangian according to solar system experiments. Phys. Rev. Lett. 95, 261102 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.261102
G.J. Olmo. Post-Newtonian constraints on f (R) cosmologies in metric and Palatini formalism. Phys. Rev. D 72, 083505 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.72.083505
T.S. Koivisto. Cosmology of modified (but second order) gravity. AIP Conf. Proc. 1206, 79 (2010).
https://doi.org/10.1063/1.3292516
T.S. Koivisto. The post-Newtonian limit in C-theories of gravitation. Phys. Rev. D 84, 121502 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.84.121502
L. Iorio. Gravitational anomalies in the solar system? Int. J. Mod. Phys. D 24 (6), 1530015 (2015).
https://doi.org/10.1142/S0218271815300153
R.P. Woodard. Avoiding dark energy with 1/r modifications of gravity. Lect. Notes Phys. 720, 403 (2007).
https://doi.org/10.1007/978-3-540-71013-4_14
T.S. Koivisto, N. Tamanini. Ghosts in pure and hybrid formalisms of gravity theories: A unified analysis. Phys. Rev. D 87 (10), 104030 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.87.104030
T. Biswas, E. Gerwick, T. Koivisto, A. Mazumdar. Towards singularity and ghost free theories of gravity. Phys. Rev. Lett. 108, 031101 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.031101
T. Biswas, T. Koivisto, A. Mazumdar. Nonlocal theories of gravity: The flat space propagator. [arXiv:1302.0532 [gr-qc]].
N. Tamanini, C.G. Boehmer. Generalized hybrid metricPalatini gravity. Phys. Rev. D 87 (8), 084031 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.87.084031
E.E. Flanagan. Higher order gravity theories and scalar tensor theories. Class. Quant. Grav. 21, 417 (2003).
https://doi.org/10.1088/0264-9381/21/2/006
J.L. Rosa, S. Carloni, J.P.d. Lemos, F.S.N. Lobo. Cosmological solutions in generalized hybrid metric-Palatini gravity. Phys. Rev. D 95 (12), 124035 (2017).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.124035
N.A. Lima. Dynamics of linear perturbations in the hybrid metric-Palatini gravity. Phys. Rev. D 89 (8), 083527 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.89.083527
S. Capozziello, T. Harko, T.S. Koivisto, F.S.N. Lobo, G.J. Olmo. The virial theorem and the dark matter problem in hybrid metric-Palatini gravity. JCAP 07, 024 (2013).
https://doi.org/10.1088/1475-7516/2013/07/024
S. Capozziello, T. Harko, T.S. Koivisto, F.S.N. Lobo, G.J. Olmo. Galactic rotation curves in hybrid metric-Palatini gravity. Astropart. Phys. 50-52, 65 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2013.09.005
P. M. S'a. Unified description of dark energy and dark matter within the generalized hybrid metric-Palatini theory of gravity. Universe 6 (6), 78 (2020).
https://doi.org/10.3390/universe6060078
S. Capozziello, T. Harko, T.S. Koivisto, F.S.N. Lobo, G.J. Olmo. Wormholes supported by hybrid metric-Palatini gravity. Phys. Rev. D 86, 127504 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.86.127504
J.L. Rosa, J.P.S. Lemos, F.S.N. Lobo. Wormholes in generalized hybrid metric-Palatini gravity obeying the matter null energy condition everywhere. Phys. Rev. D 98 (6), 064054 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.98.064054
M. Kord Zangeneh, F.S.N. Lobo. Dynamic wormhole geometries in hybrid metric-Palatini gravity. Eur. Phys. J. C 81 (4), 285 (2021).
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-09059-y
J.L. Rosa. Double gravitational layer traversable wormholes in hybrid metric-Palatini gravity. Phys. Rev. D 104 (6), 064002 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.064002
B. Danila, T. Harko, F.S.N. Lobo, M.K. Mak. Hybrid metric-Palatini stars. Phys. Rev. D 95 (4), 044031 (2017).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.044031
K.A. Bronnikov, S.V. Bolokhov, M.V. Skvortsova. Spherically symmetric space-times in generalized hybrid metricPalatini gravity. Grav. Cosmol. 27 (4), 358 (2021).
https://doi.org/10.1134/S0202289321040046
T. Harko, F.S.N. Lobo, H.M.R. da Silva. Cosmic stringlike objects in hybrid metric-Palatini gravity. Phys. Rev. D 101 (12), 124050 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.101.124050
H.M.R. da Silva, T. Harko, F.S.N. Lobo, J.L. Rosa. Cosmic strings in generalized hybrid metric-Palatini gravity. Phys. Rev. D 104 (12), 124056 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.124056
H.M.R. da Silva, T. Harko, F.S.N. Lobo, J.L. Rosa. U(1) local strings in generalized hybrid metric-Palatini gravity. [arXiv:2112.05272 [gr-qc]].
T. Harko, F.S.N. Lobo, H.M.R. d. Silva. U(1) local strings in hybrid metric-Palatini gravity. [arXiv:2112.04496 [gr-qc]].
J.L. Rosa, D.A. Ferreira, D. Bazeia, F.S.N. Lobo. Thick brane structures in generalized hybrid metric-Palatini gravity. Eur. Phys. J. C 81 (1), 20 (2021).
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-08840-3
B. Danila, T. Harko, F.S.N. Lobo, M.K. Mak. Spherically symmetric static vacuum solutions in hybrid metric-Palatini gravity. Phys. Rev. D 99 (6), 064028 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.99.064028
N. Avdeev, P. Dyadina, S. Labazova. Test of hybrid metric-Palatini f (R)-gravity in binary pulsars. J. Exp. Theor. Phys. 131 (4), 537 (2020).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
