در فصل اول، مروری بر مکانیزم هیگز در مدل استاندارد خواهیم داشت و محدودیت های جرم هیگز را در این مدل مورد بررسی قرار می دهیم. به خوبی می دانیم که احتمالات زیادی برای پیدایش فیزیک جدید در ماورای مدل استاندارد وجود دارد، بنابراین می توانیم به بسط بخش اسکالری در مدل استاندارد بپردازیم. ساده ترین بسط مدل استاندارد که همساز با ناوردایی پیمانه ای می باشد، مدل های با دوهیگز دوگانه نامیده می شود. مدل های با دو هیگز دوگانه موجب نقض تقارن همیوغ بار و پاریته به صورت بارز یا خود به خودی می گردند. در فصل دوم مدل های با دوهیگز دوگانه با ناوردایی ِتقارن همیوغ بار و پاریته، مورد بحث و بررسی قرار می گیرد و در فصل سوم، مدل هایی که شامل نقض تقارن همیوغ بار و پاریته می باشند، مطالعه می شود. در فصل چهارم بر روی مدل های با چند هیگز دوگانه متمرکز می شویم.در ابتدا پتانسیل اسکالری ِمدل های با سه هیگز دوگانه را بنا می کنیم. این مدل شامل 54 پارامتر آزاد می باشدکه با اِعمال تقارن های گسسته و پیوسته بر روی میدان های اسکالری، تعداد آنها کاهش عمده ای می یابد. سپس به مطالعه ی ساختار پتانسیل اسکالری در مدل های با n هیگز دوگانه می پردازیم. سرانجام در فصل پنجم، ساختار خلا در مدل های با دو و سه هیگز دوگانه بررسی می شود. در این فصل، پایداری خلا نرمال در مدل های با دو هیگز دوگانه مورد ملاحظه قرار می گیرد و در ادامه، ساختار خلاِ خنثی در یک مدل خاص، با سه هیگز دوگانه که شامل نه پارامتر آزاد می باشد، بحث می گردد و قیود حاکم بر پارامترهای آزاد مدل- که ناشی از کمینگی پتانسیل اسکالری را در خلا خنثی می باشند- نتیجه می شود. هم چنین ساختار خلا نرمال در مدل های با سه هیگز دوگانه که شامل دو تقارن پیوسته می باشند، بررسی می شود.

داده های رصدی جدید مربوط به ابرنواخترهای نوع ia، نتایج wmap و نیز طیف تابش زمینه کیهانی نشان می دهند که عالم ما از حدود 2 میلیارد سال قبل تا کنون در دوره ای از فاز شتابدار انبساط قرار داشته است. مدل استاندارد کیهانشناختی و نسبیت عام که عالم را مملو از فقط ماده معمولی و ماده تاریک سرد می دانند، قادر به توجیه این انبساط شتابدار نیستند. بنابراین کیهانشناسان در صدد توضیح این مسئله از دیدگاه های دیگر برآمدند. آنچه می تواند شتاب انبساط عالم را تضمین کند حضور ماده ای با فشار منفی است. در چارچوب فیزیک ذرات بنیادی یک میدان اسکالر را می توان برای این منظور به کار برد و بر این اساس نظریاتی بر مبنای ایده ی انرژی تاریک پایه ریزی شدند. این نظریه ها، علی رغم پاسخگویی به برخی از مسائلی که نسبیت عام با آن روبرو است، مشکلاتی را نیز به همراه داشته اند. همچنین طرح مدل های ابعاد اضافه در عرصه ی فیزیک ذرات، کیهانشناسان را بر آن داشت تا با ارائه ی مدل های جهان شامه ای، انبساط شتابدار عالم و مسائل دیگر مدل استاندارد کیهانشناختی را توضیح دهند. در این رساله ضمن بررسی چالش های مدل میدان اسکالر فانتومی برای انرژی تاریک، یک مدل جهان شامه ای بر اساس مدل ابعاد اضافه یdgp پایه ریزی می کنیم. ما نشان می دهیم شاخه ی غیر خود شتاب این مدل، قادر خواهد بود تا با استتار دینامیکی ثابت کیهانشناختی روی شامه، فاز فانتوم گونه ی عالم را توصیف کند. این فرایند از طریق نشت و تضعیف گرانش در مقیاس های بزرگ صورت می گیرد. همچنین نشان می دهیم که چگونه می توان با استفاده از اصلاح بخش هندسی نسبیت عام، بدون استفاده از میدان های فانتومی (که مشکلات نظری متعددی به همراه دارند)، رفتار فانتوم گونه ایجاد کرد. در ادامه اثر انحنا را بر این مدل از طریق وارد کردن جمله ی گاوس- بانت مورد ارزیابی قرار می دهیم.

در این پژوهش تأثیر جفتیدگی ناکمینه را بر روی دینامیک تورمی مدل های جهان شامه ای rsii و dgp مورد مطالعه قرار می دهیم، که میدان تورمی به طور ناکمینه با گرانش بر روی شامه جفتیدگی دارد.پارامترهای مدل را با مورد کمینه و داده های رصدی مقایسه می کنیم و در مقایسه با داده های رصدیجدید، قیدهای مهمی برای جفتیدگی ناکمینه به دست می آوریم.در ادامه، اثرات جفتیدگی ناکمینه را بر روی دینامیک اتلافی مدلهای جهان شامه ای rsii و dgp مورد مطالعه قرار می دهیم و تأثیر این کمیتها را در رژیم اتلافی قوی و انرژی بالا بررسی می کنیم. سپس نشان می دهیم که در مدل rsii، عدد e-fold با افزایش جفتیدگی ناکمینه کاهش می یابد، اما این جفتیدگی باعث افزایش عدد e-fold در مدل dgp می شود. همچنین، نشان می دهیم که معادله فریدمن در مدل rsii با گرانش القائی، یک ساختار dgp گونه با دو شاخه از جوابها دارد، بنابراین rsii با گرانش القائی به عنوان زیر مجموعه ای از مدل dgp ظاهر می شود.

مدل انرژی تاریک هولوگرافیک که بر اساس نظریه ی میدان های کوانتومی پایه گذاری شده است، مطابق با نوعی انرژی تاریک با پارامتر معادله ی حالت دینامیکی است و شتاب کنـونی عـالم را به دست می دهد. در این پایان نامـه ابتـدا یک مـدل انرژی تاریـک هولوگرافیـک با گـرانش القـایی و اثـر گاوس- بانت ارائه می دهیم که در آن یک میدان اسکالر با جفتیدگی ناکمینه بر روی شامه قرار دارد. این مـدل یک فضای گسترده ای از پارامتر ها و چند نتیجه ی جالب کیهانشناسی را در پی دارد. به ویژه، پارامتر معادله ی حالت موثر این مدل از مرز فانتوم می گذرد و یک حل جهشی نیز در این مدل تحقق می یابد. سپس یک مدل جهان شامه ای، با گرانش القایی اصلاح شده به صورت (f(r بر روی شامه و جملـه ی گاوس - بانت در توده، معرفی می نماییم. دینامیک کیهانی این مدل را مورد بررسی قرار می دهیم و نشان می دهیم این مدل جایگزین خوبی برای انرژی تاریک می باشد. این مدل بدون داشتن میدان فانتوم، رفتار فانتوم گونه از خود نشان می دهد و پارامتر معادلـه ی حالت آن از مرز فانتوم گـذار می کند. در ادامه ی کار، یک میدان اسکالر را در نظر می گیریم که با گرانش القایی اصلاح شده در این مدل جفتیدگی ناکمینه دارد و آن را در چارچوب مدل انرژی تاریک هولوگرافیک مورد بررسی قرار می دهیم.

ایده ی تورم کیهانشناسی سنگ بنای کیهانشناسی مدرن است. با توجه به آنکه میدان اسکالر، تورم را به جلو می راند، میدان تورمی می تواند با دیگر میدانها از جمله گرانش برهم کنش داشته باشد. این طبیعی است که جفتیدگی ناکمینه ای بین میدان اسکالر تورمی و بخش گرانشی نظریه ایجاد شود. چندین مطالعه ی گسترده در مورد تورم ناکمینه و قیدهایی که بر ثابت جفتیدگی ناکمینه تحت قیاس با مشاهدات رصدی اعمال می شود موجود است. ایده ی ما در این پژوهش بازنگری یکی از مدلهای تورم ناکیمنه تا مراتب بالاتر پارامترهای غلتش کند در دو چارچوب اینشتین و جوردن می باشد. از آنجا که نتایج محاسبات مقادیر پارامترهای تورمی در دو چارچوب اینشتین و جوردن تا مرتبه ی اول پارامترهای غلتش کند یکسان است و ممکن است تفاوتهایی بین نتایج محاسبات تا مراتب بالاتردر دو چارچوب باشد، هدف ما در اینجا محاسبه ی پارامترهای تورمی تا مراتب بالاتر پارامترهای غلتش کند و مقایسه نتایج حاصل با داده های ترکیبی از مشاهدات رصدی اخیر می باشد. سپس تعیین قیدی بر روی مقدار ثابت جفتیدگی ناکمینه است. همچنین هدف از این پژوهش مطالعه ی سناریوی تورمی در یک جهان شامه ای است که تورم در حضور برهم کنش بین میدان اسکالر تورمی و گرانش القائی روی شامه رخ می دهد. مطالعات ما بر اساس مدل جهان شامه ای dgp ، با ایده ی اصلاح تورم غلتش کند، در حضور میدان اسکالر ناکمینه می باشد. هدف ما انجام محاسبات مورد نیاز تورمی تا مرتبه ی دوم تقریب پارامترهای غلتش کند است. سپس تطبیق نتایج با داده های مشاهدتی اخیر و تعیین قیدی برای ثابت جفتیدگی ناکمینه است.

ولین ره یافت ها برای فهم این ذره به سال هایی باز می گردد که پائولی، حضور ذره ای بدون بار و با جرمی کوچک تر از الکترون را در هسته یِ ماده پیش نهاد داد. این پیش نهاد فقط برای حل معمایی بود که در فیزیک هسته ای بسیاری از اصول فیزیک ِکوانتومی، حتی پایستگیِ انرژی را به چالش کشیده بود. با پیدا شدن سر و کلّه یِ نوترون از میان آزمایش های هوشمندانه یِ چادویک مسئله حل شد. اما فرمی این ذره پیش نهادیِ کوچک را با نام نوترینو در آستین خود نگه داشت. پس از در نظر گرفتن مدل استانداردی برای خورشید و فرآیندهای هم جوشی هسته ای معلوم شد که خورشید باید یک تولید کننده یِ بزرگ نوترینوهای الکترونی باشد. پس آشکارسازی نوترینوها می-توانست مُهر تاییدی بر مدل خورشیدی بزند. آشکارسازی می بایست توسط برهم کنش ضعیف صورت گیرد، یعنی یکی از چهار نیروی بنیادی فیزیک که نوترینوها خود را توسطِ آن ظاهر می کنند. یکی از دشواری های موضوع نوترینو همین برهم کنش ضعیف است که آزمایش هایِ آشکارسازی را تا عدم امکان پیش می برد. در بزرگ ترین آشکارسازها فقط تعداد محدودی از نوترینوها در مدت زمان یک ماه آشکارسازی می شوند. اولین فرآیندهایِ آشکارسازی مقدار نوترینوها را بسیار کم تر از مقدار پیش بینی شده نشان دادند (حدود یک سوم). این داده ها به عنوان خطای آزمایش در نظرگرفته شدند. با پیشرفت تکنیک ها در مقادیر به دست آمده تغییر بزرگی ایجاد نشد و این مسئله تحت عنوان «معمای نوترینوی خورشیدی» وارد فیزیک ذرات بنیادی شد. چندی بعد با کشف ذره یِ میوئون حدس هایی برای وجود نوترینویی با طعم میوئونی ارائه شد. این کشف جرقه هایی از تغییر طعم نوترینو را پیش روی دانشمندان قرار داد. سومین نوع نوترینو پای قرن بیست و یکم را هم به میان کشید. مجموع نوترینوهایِ خورشیدی آشکارسازی شده بر روی زمین شامل الکترونی، میوئونی و تاو برابر مقادیر پیش نهادی مدل استاندارد خورشیدی است، و این موضوع شاهدی بر نوسان طعمی نوترینو می-باشد. نوترینو هنگام انتشار چه در خلا و چه در ماده طعمش عوض می شود و با احتمال گذار قابل محاسبه ای در دیگر حالت های طعمی آشکارسازی می شود. به عبارت دیگر نوترینوهای خورشید که غالب جمعیت آن ها الکترونی است بر روی زمین می تواند در دیگر حالت های طعمی آشکارسازی شوند. با توجه با آزمایش های دهه یِ شصت معلوم شده بود که نوترینوهایی که در برهم کنش های ضعیف شرکت می کنند همه گی دارای دست وارگی چپ هستند. این موضوع باعث شد که در مدل استاندارد، نوترینوها ذراتی چپ-دست معرفی شود که نتیجه یِ مستقیم آن جرم صفر نوترینوها است. با وجود نوسان نوترینوها ثابت می کند که این ذرات دارای جرم هستند و دلیل نوسان آن ها ویژه حالت های جرمی است که لزوما منطبق بر ویژه حالت های طعمی نیستند. نوترینوها با ویژه حالت های طعمی آشکارسازی می شوند اما با ویژه حالت های جرمی منتشر می گردند. این موضوع باعث به وجود آمدن مدل استاندارد جدید شد که در آن نوترینوها ذراتی جرم دار با هر دو نوعِ دست وارگی تعریف می شوند. نوترینوهای راست-دست به غیر از میدان هیگز هیچ گونه برهم کنشی با جهان پیرامون خود ندارد به همین دلیل نوترینوهای راست-دست را نوترینوهای استریل می نامند. با توجه به استریل بودن این نوترینوها تاکنون هیچ حدی بر روی تعداد آن ها نیست. آمیختگی نه تنها می تواند بین حالت های جرمی عادی بل که نوترینوهای استریل و فعال نیز می تواند صورت گیرد. در فصل بعد خلاصه ای از مدل استاندارد بیان می شود. در این بخش بیش تر به قسمت هایی از مدل استاندارد پرداخته ایم که به نوترینو ارتباط جدی پیدا می کنند. عمل گر تصویرگر دست وارگی در این فصل معرفی می شود و توسطِ آن معادله یِ اولر-لاگرانژ را تجزیه می کنیم. اثر ذراتی که شامل دو نوع دست وارگی هستند در این فصل مشخص می شود. در فصل سوم به تاریخچه یِ ذره یِ نوترینو می پردازیم. هم چنین تاریخ آشکارسازی ها و توافق و یا شکست نظریه با آشکارسازی ها بیان می شود. آشکارسازهای متفاوتی با ویژگی های خاص داده های بیشتری پیرامون نوسان نوترینو به دست آورده اند که خلاصه ای از دست آوردهای آن ها در این فصل گنجانده شده است. در فصل چهار فیزیکِ آمیختگیِ نوترینو بیان می شود. ابتدا نوسان نوترینو در خلا که ناشی از انتشار نوترینو با ویژه حالت های جرمی است سپس نوسان نوترینو در ماده که شامل برهم کنش نوترینو با جریان خنثی در ماده است بررسی می شود. نوترینوهای خورشیدی آشکارسازی شده بر روی زمین شامل هر دو نوع تغییر طعم هستند. در انتهای این فصل نوترینوهای استریل را وارد مدل می کنیم. در حالت کلی همیلتنی جدید باعث آمیختگی میان نوترینوهای فعال و استریل می شود. مدل الاکلنگی یکی از سناریوهای معروف برای حل معمای نوترینو با در نظر گرفتن نوترینوهای استریل است. در فصل پنج به طور خاص مدل نوسان نوترینوی شبه-دیراک را مورد بررسی قرار می دهیم. این مدل در دو حالت خاص مورد بررسی قرار می گیرد. در حالتِ اول دو نوترینوی فعال و یک نوترینوی استریل را در نظر می گیریم. در این بخش ویژه مقادیر جرمی توسط نرم افزار های مرسوم به دست آمده اند و رسم شدند. حالت دوم شامل دو نوترینوی فعال و دو نوترینوی استریل است. توسط مقداردهیِ محاسباتی، ویژه مقادیر به دست آمده اند که جدولی از آن ها تهیه کردیم. در سرتاسر این فصل سعی داریم مقادیر به دست آمده را با حدودی که توسط آشکارسازی ها بر روی پارامترهای نوسان قرار داده شده است مورد مقایسه قرار دهیم.

مشاهدات رصدی نشان می دهند که در حال حاضر عالم در فاز انبساط شتابدار قرار دارد. برای توصیف این شتاب کیهانی مولفه ناشناخته ای به نام انرژی تاریک و با فشار منفی معرفی شده است. بررسی ویژگیهای انرژی تاریک توسط مشاهدات اخیر، با مدلهای کیهانشناختی که کمیت معادله حالت آنها کمتر از 1- است و یا از مرز فانتوم گذار می کند مطابقت خوبی دارد. یکی از ساده ترین روشها برای تفسیر این پدیده، در نظرگرفتن یک میدان غیرکانونیک فانتومی است. اما میدانهای فانتومی دچار برخی ناپایداری ها هستند که از نقض شرط نورگونه انرژی نشأت می گیرند و عالم فانتومی در نهایت با یک تکینگی شکافتگی بزرگ پایان می پذیرد. بنابراین در جستجوی رهیافت های جایگزین دیگری هستیم که رفتار فانتوم-گونه را بدون نیاز به میدان بدرفتار فانتوم نتیجه دهند. در این پایان نامه به معرفی و مطالعه چندین رهیافت گرانش اصلاح شده برای تحقق رفتار فانتوم-گونه می پردازیم. در این راستا دینامیک کیهانشناختی مدل جهان- شامه ای dgp با هندسه تابدار توده، مدل dgp با تصحیحات انحناء ناشی از جمله اسکالر- گاوس- بانت در شامه، مدل های شامه ای فاقد تقارن آینه ای و سرانجام مدل چهار بعدی گرانش اصلاح شده f(r) را در نظر گرفته و امکان تحقق کیهانشناخت فانتوم-گونه در آنها را بررسی می کنیم. از طرف دیگر، با استفاده از داده های مربوط به ابرنواختران نوع ia، کمیت انتقال cmb، نوسانات آکوستیکی باریونی (bao) و کسر جرم گاز خوشه های کهکشانی، قیدهای رصدی بر روی کمیتهای مدل جهان-شامه ای dgp تابدار را به دست می آوریم. در ادامه یک سناریوی جهان شامه ای با گرانش القایی تعمیم یافته را مطالعه می کنیم. در این سناریو، اثرات انحناء توسط جمله گاوس- بانت در کنش توده به حساب آمده اند و همچنین یک مولفه گاز چاپلیجین بر روی شامه حضور دارد. نشان می دهیم که این مدل یک رفتار فانتوم-گونه موثر را در گستره انتقال به سرخ های وسیعتری نسبت به مدلهایی که قبلاْ فرمول بندی شده اند، تقلید می کند. این سناریو همچنین یک چارچوب طبیعی را برای گذار هموار از مرز فانتوم که به علت وجود مولفه گاز چاپلیجین بر روی شامه می باشد، ایجاد می کند. در ادامه با استفاده از داده های رصدی ابرنواختران نوع ia، تابش میکروموج زمینه کیهانی و نوسانات صوتی باریونی فضای کمیتهای مدل را مقید کرده ایم.

مدل های عالم با ابعاد اضافه چشم اندازهای جدیدی روی بسیاری از مشکلات فیزیک ذرات و گرانش گشوده اند. یکی از مهیج ترین پیشنهادات این است که بعد اضافه به جای انرژی تاریک می تواند منشاء شتاب حال حاضر عالم باشد. بسیاری از داده های رصدی با دقت بسیار بالایی نشان می دهند که عالم ما در حال حاضر در فاز شتابدار قرار گرفته است. در این پایان نامه، مدل های جهان شامه ای با حضور میدان اسکالر در توده و اثرات میدان اسکالر بر روی دینامیک شامه، مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین اشاره ای خواهیم داشت به مهمترین انگیزه هایی که منجر به معرفی میدان اسکالر در توده شد و خواهیم دید که بدون حضور میدان تورمی بر روی شامه، تنها با حضور میدان اسکالر در توده، تورم و فاز شتابدار انبساط امکان پذیر می باشد. در ادامه، دینامیک کیهانشناختی میدان اسکالر توده در ساختار dgp را با رهیافت ابرپتانسیل برای دو حالت متفاوت مورد مطالعه قرار می دهیم: 1- توده شامل یک میدان اسکالر کانونیک باشد. 2- توده شامل یک میدان اسکالر فانتومی باشد. معادلات حرکت را استخراج می کنیم و تحول شامه را برای حالتی که پتانسیل میدان اسکالر فرم ابرگرانشی به خود بگیرد، مورد بررسی قرار می دهیم.

با استفاده از روش سل ژل و بررسی xrdنتایج زیر بدست آمد: ? از این مقایسه و مقایسه نمونه های سری ششم و هفتم و دهم، نتیجه می گیریم که اگرچه وجود اتانول در نمونه هنگام بازپخت شدت را افزایش داده که بیانگر بلوری شدن بیشتراست اما باعث افزایش اندازه ذره شده است که مطلوب ما نیست. درمورد استن و آب نظر قطعی نمی توان داد چون نمونه های دیگری از این دست نداریم. ? زمان خشک کردن نمونه سری اول بیشتر بقیه بود. طیف ها نشان می دهد که این نمونه ها بیشتر از بقیه بلوری شده اند. نتیجه این که اگر بخواهیم بلوری شدن کامل تر باشد باید زمان خشک کردن را طولانی کنیم، یا آن که هنگام باز پخت از اتانول استفاده نماییم. ? ملاحظه می شود که افزایش مقدار teos که پیش ماده sio2 است اندازه ذرات را کاهش می دهد. ? مشاهده می کنیم که هرچه ph کم ترمی شود اندازه نیز کاهش می یابد. هرچند این قاعده در نمونه 1-5 رعایت نشده است، احتمال براین است که به علت باشد که چون ph این محلول بعد از ترکیب 7/3 بوده و بعداً پس از اضافه کردن اسید به 2/1 رسیده نسبت به محلول 1-7 که از ابتدای ترکیب اسید استفاده شده، این تفاوت به وجود آمده است. ? در نمونه های شماره 0-8 و 0-9 ترتیب ترکیب مواد اولیه را تغییر داده ایم یعنی بجای آن که نیترات نیکل را با آب مخلوط کنیم و بعد با مخلوط دیگر ترکیب نماییم همه ی مواد بجز نیترات نیکل را مخلوط کردیم و بعد آن را به مخلوط اضافه کردیم و در نمونه دیگر ph را هم تغییر داده ایم اما در هیچ نمونه ای ساختار بلوری مشاهده نمی شود.

در این رساله سرنوشت عالم در مدل های جهان شامه ای با گرانش القایی را مورد بررسی قرار می-دهیم. در ابتدا نظریه ابعاد اضافه را که به اصلاح بخش هندسی معادلات میدان پرداخته است، مورد بررسی قرار می دهیم. سپس در همین راستا مدل های dgp و gbig را توضیح می-دهیم. همچنین نشان خواهیم داد که چگونه مولفه مادی روی شامه، در دینامیک کیهانشناختی و سرنوشت نهایی عالم تأثیرگذار است. گاز چپلیجین را به عنوان یکی از کاندیدای انرژی تاریک معرفی کرده و ویژگی های آن را مورد بررسی قرار می دهیم. به خصوص با در نظر گرفتن یک گاز چپلیجین بر روی شامه dgp با گرانش القاشده، دینامیک کیهانشناختی و سرنوشت نهایی انبساط عالم در این مدل را بدست می آوریم.

نوترینو به طرزی غیر عادی وارد علم شد. خواص آن عجیب می نمود و بعید نیست که عمیق ترین اسرار طبیعت به این ذره بستگی داشته باشد. لازم آمد این ذره را کشف کنند تا شالوده ای که بنای فیزیک بر آن استوار است فرو نریزد. یک ربع قرن از این ذره به عنوان موجودی واهی در صفحات کتاب ها و مجلات یاد می‏ کردند. با این که این ذره برای توضیح بسیاری از تبدیل های قابل مشاهده کاملاً لازم بود خود آن مدت‏ها دست نیافتنی باقی ماند تا این که بالاخره در سال 1956 از راه آزمایش کشف شد. تاریخچه دقیق نوترینو و خواص آن به طور مفصل در فصل اول اشاره شده است. بنا به مدل استاندارد ذرات بنیادین، نوترینوها ذراتی بدون جرم هستند. این در حالی است که مشاهده‏ های نوترینوهای خورشیدی و جوی و هم چنین نوترینوهای ساطع شده از نیروگاه های اتمی نشان می ‏دهند که جرم نوترینوها غیر صفر است. نوترینو ها بر اساس ویژه حالت های طعمی آشکارسازی می شوند اما انتشار آن ها بر اساس ویژه حالت های جرمی است. این موضوع سبب ایجاد مدل استاندارد جدیدی شد که در آن نوترینوها ذراتی دارای جرم هستند. در ادامه فصل اول این موضوع را بررسی نموده ایم. نوسان نوترینوها بر پایه ی ویژه حالت های جرمی است. به نوعی نوسان نوترینوها می تواند ثابت کند که این ذرات دارای جرم هستند. نوسان نوترینوها برای سیستم های شامل دو نوترینو و سیستم هایی که حاوی سه نوترینو هستند در فصل دوم محاسبه و بررسی شده است. تقارن لورنتس، ناوردایی قوانین فیزیک از نگاه مشاهده گرهای مختلف است و به نوعی تقارن در فضا و زمان را نشان می دهد. یکی از نتایج تقارن لورنتس آن است که جهان باید ایزوتروپیک باشد. یعنی به هر سو مشاهده کنیم یا به هر طرف حرکت کنیم همه ی اجسام کاملا هم سان به نظر می رسند و به طور مشابه رفتار می کنند. در توصیف ذرات بنیادی و نیروهای میان آن ها تقارن لورنتس یک عنصر کلیدی محسوب می ‏شود. نسبیت عام انیشتین که تاکنون بهترین توصیف برای گرانش محسوب می شود از تقارن لورنتس تبعیت می‏ کند. با این حال آلن کاستلسکی فیزیکدان دانشگاه ایندیانا در سال 1989 طی مقاله ای به تقارن لورنتس حمله می کند و تلاش جدی وی و محققان دیگر جهت نقض آن تاکنون ادامه دارد. در فصل سوم ابتدا تقارن لورنتس و تبدیلات مشهور لورنتس مطرح شده و انگیزه های نقض آن مورد بررسی قرار گرفته اند. نقطه آغازینِ کوشش های محققان در این راستا نظریه ی نسبیت و مدل استاندارد است که به راه های نقض تقارن لورنتس سوق داده شد. نتیجه تلاش محققان ارائه نظریه ای است که به مدل استاندارد بسط یافته یا sme موسوم است. مدل استاندارد بسط یافته با در برداشتن همه ی نیروها و ذراتی که تاکنون شناخته شده و هم چنین بیان چگونگی تعامل این ذرات با میدان های جدید نیرو (که در این مدل معرفی شده) نشان دهنده مجموعه ای از پدیده های ناشناخته ای است که می توانند یک نقض قابل مشاهده از تقارن لورنتس را ارائه دهند. مدل استاندارد بسط یافته در فصل سوم به طور کامل تشریح شده و تلاش های گوناگونی که در قالب ارائه مدل های مختلف مانند دوچرخه و قطاری و سه چرخه انجام شده مطرح و بررسی شده است. در بررسی کلی نقض تقارن لورنتس یکی از روش های پیشنهادی اصلاح تبدیلات لورنتس است. عملکرد ساده ای از این موضوع اصلاح قوانین پاشندگی ذره است. ایده اصلی به چالش کشیدن رابطه ی (e2 = p2 + m2) است که این کار با پیشنهادهای متفاوتی که از انتخاب رابطه ی پاشندگی جدید (اصلاح شده) صورت می پذیرد انجام می شود. در ارتباط با انتخاب اصلاح قوانین پاشندگی بحث های گوناگونی وجود دارد. بسیاری از این انتخاب ها فیزیکی نیستند بالاخص برخی از محاسبات با قوانین پاشندگی اصلاح شده تغییرات آشکاری از خواص را بدست می دهند که در اثبات فیزیکی نقض لورنتس ناتوان هستند. در عین حال بعضی از آن ها بسیار مناسب هستند به گونه ای که به کمک آن ها تحلیل های دقیقی در مورد نوسانات نوترینو می شود. در فصل چهارم مدل های پیشنهادی مختلفی را برای رابطه ی پاشندگی اصلاح شده بررسی نموده ایم. و نهایتاً با معرفی یک مدل جدید نوسانات نوترینوهای جوی را مطالعه نموده ایم. نتایج حاصل از محاسبات ما با نتایج تجربی که در مقاله های متعدد گزارش شده هم‏ خوانی دارد. در پایان پیشنهاد های مختلفی برای پژوهش های بعدی معرفی شده که بررسی آن ها می تواند به نتایج شگرفی منجر شود.

با ظهور نظریه ی نسبیت عام و جواب شوارتزشیلد برای فضای بیرون توزیع جرم های متقارن کروی، موضوع سیاهچاله ها با اثراتی غیرطبیعی بر هندسه ی اطراف خود و پدیده های جدید مورد توجه فراوان قرار گرفت. جواب شوارتزشیلد با دقت بالایی با مشاهدات منظومه ی شمسی هم خوانی دارد. نسبیت عام در مقیاس های طولی کوچک بدلیل پیش بینی تکینگی های کلاسیک در رُمبش های گرانشی بزرگ کاربرد ندارد. تاکنون نظریات ابعاد اضافه ی گوناگونی با هدف های مختلفی از جمله وحدت گرانش و الکترومغناطیس، نظریه ی گرانش کوانتومی، حل مساله ی سلسله مراتبی و توجیه انبساط شتابدار عالم کنونی مطرح شده اند. در دهه ی اخیر نظریات گرانشی جهان شامه ای بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در مدل های جهان شامه ای عالم چهاربعدی ما شامه ای غوطه ور در ابعاد اضافه می باشد بطوریکه تمام میدان های مادی و تابش بر روی شامه قرار دارند و تنها گرانش می تواند به بعد اضافه نشت کند. مدل های جهان شامه ای rs و dgp از معروف ترین این نظریات می باشند. جواب های سیاهچاله ای در این مدل ها خصوصیاتی متفاوت با نسبیت عام دارند. البته این نظریات در حدود مناسب نتایج نسبیت عام را نیز بازتولید می کنند. ما از ترکیب دو مدل جهان شامه ای rs و dgp مدل جهان شامه ای تابدار dgp را می سازیم. این مدل نتایج هر دو نظریه را در خود جای داده است که می توانیم در حدود مناسب آنها را از نتایج نهایی استخراج کنیم. بازیابی نتایج نسبیت عام در این مدل کمی دشوار است، زیرا معادلات میدان گرانشیِ خطی شده به نتایج نسبیت عام منجر نمی شوند(حتی در حد بدون جرم نظریه). مدل خطی شده ی dgp دارای نوعی ناپیوستگی شبیه به ناپیوستگی vdvz که در نظریات گرانشی با گراویتون جرمدار وجود دارد، است. انتشارگر گراویتون در نظریات جرمدار در حد بدون جرم نظریه به انتشارگر گراویتون بی جرم نسبیت عام منجر نمی شود. علت این ناپیوستگی تفاوت در تعداد درجات آزادی گراویتون جرمدار و بی جرم است. تاکنون افراد زیادی بر روی این موضوع کار کرده و نشان داده-اند که علت وجود این ناپیوستگی در خطی کردن کامل معادلات است و این ناپیوستگی در معادلات غیرخطی ظاهر نمی شود. ما با درنظر گرفتن بعضی جملات غیرخطیِ مربوط به خمیدگی شامه و حل معادلات غیرخطیِ حاصل، نتایج صحیح نسبیت عام را بر روی شامه ی چهاربعدی بازتولید می کنیم و نشان می دهیم که ناپیوستگی vdvz در مدل تابدار dgp وجود ندارد و جواب شوارتزشیلد در محدوده ی اندازه گیری های ما برقرار است.

در این پایان نامه تورم داغ و سرد را بر روی جهان شامه dgp مورد مطالعه قرار می دهیم بعلاوه جمله ی جفتیدگی ناکمینه ی میدان اسکالر با گرانش را در کنش شامه در نظر می گیریم و اثرات اتلاف و جفتیدگی ناکمینه را در پارامترهای غلتش آهسته مورد بررسی قرار می دهیم برای این منظور ابتدا مدل استاندارد کیهان شناختی و مشکلات ان مطرح می شود سپس مدل تورمی و موفقییت های آن در حل مشکلات مدل استاندارد مورد بررسی قرار می گیرد در ادامه به دو رهیافت دینامیکی تورم یعنی تورم سرد و داغ می پردازیم وو در ادامه مدل dgp و کیهان شناخت آن مطرح می شود سپس به تورم در شامه ی dgp پرداخته و تورم کمینه و ناکمینه ی سرد و داغ را در این شامه مورد بررسی قرار می دهیم و در هر مرحله بین نتایج خود و مشاهدات رصدی جدید مقایسه انجام می دهیم. در بررسی نتایج این نکته برداشت می شود که، تورم داغ به دلیل اینکه به دوره ی بازگرمایش وابسته نیست بر تورم سرد اولویت دارد بعلاوه حالت ناکمینه ی تورم به دلیل تطابقی که با نتایج رصدی دارد مورد قبول واقع شده است.

هدف از این تحقیق مطالعه برهم کنش الکترون نسبیتی با پلاسمای چگال در فرآیند همجوشی به روش اشتعال سریع می باشد. در طرح اشتعال سریع وقتی که باریکه ی الکترون های نسبیتی وارد پلاسمای چگال می شود در اثر برخورد با الکترون ها و یون های پس زمینه پراکنده می شوند. برای موازی سازی باریکه ی الکترون سریع در یک هدف جامد، طرحی مورد بررسی قرار گرفته است که شامل فیبر نازکی از مواد که با مقاومت ویژه کمتر احاطه شده می باشد. طراحی هدف به گونه ایست که باعث موازی سازی مغناطیسی باریکه الکترون سریع می شود. به این ترتیب با اعمال اثر پوششی، سطح مقطع پراکندگی الکترون سریع، برد، عمق نفوذ و زمان توقف الکترون در پلاسمای چگال محاسبه شده اند. محاسبات نشان می دهد که با طراحی هدف و موازی سازی مغناطیسی باریکه الکترون سریع، بیشترین انتقال انرژی به پلاسمای چگال اتفاق خواهد افتاد.

مدل های جهان شامه ای با گرانش القا شده (مانند مدل dgp) یکی از دستاوردهای بسیار مهم فیزیک نظری و کیهان شناختی در دهه ی اخیر بوده است. اگرچه دینامیک میدان های اسکالر توده و شامه در مدل dgp مورد مطالعه ی گسترده ای قرار گرفته است اما هنوز وجوه ناشناخته ای از مسئله وجود دارند که نیازمند مطالعه وتحقیقات بیشتری است. در این رساله، یک میدان اسکالر را در نظر می گیریم که با گرانش القاشده بر روی شامه جفتیدگی ناکمینه دارد. این جفتیدگی ناکمینه، کیهان شناخت های بسیار متنوعی برای توصیف شتاب انبساط کنونی عالم فراهم می سازد. ابتدا معادلات دینامیک کیهان شناختی مدل را به صورت یک دستگاه معادلات مستقل می نویسیم. این معادلات تشکیل یک سیستم دینامیکی می دهند. با حل این سیستم دینامیکی، انواع کیهان شناخت های ممکن و پایداری آنها را بررسی می کنیم و نشان می-دهیم که با درنظر گرفتن جفتیدگی ناکمینه، این مدل قابلیت توضیح فاز شتاب دار کنونی عالم را حتی در شاخه ی نرمال مدل dgp دارد. در ادامه، پایداری جواب های ناشی از حضور میدان های کانونیک و فانتومی بر روی شامه را در فضای پارامتر معادله حالت و مشتق زمانی آن بررسی می کنیم و زیر فضاهای پایداری جواب ها را به دست می آوریم.

یکی از تکنیک های بسیار مهم در عرصه فیزیک نظری، که طی سال های اخیر در کیهان شناختی نیز بسیار مورد توجه قرار گرفته است، بررسی دینامیک مدل های کیهان شناختی در فضای فاز می باشد. در این رهیافت دینامیک فضای فاز و پایداری جواب های کیهان شناختی با یک تحلیل دینامیکی منسجم در نقاط بحرانی بررسی می شود. ما در این پژوهش، دینامیک کیهان شناختی یک میدان اسکالر را در مدل های جهان شامه ای با بعد اضافه مورد بررسی دقیق قرار داده ایم و فرض کرده ایم ماده استاندارد مدل کیهان شناختی شامل یک میدان اسکالر باشد که بر روی شامه ی مدل جهان شامه ای جایگزیده است. در ابتدا پایداری سیستم را در حضور میدان اسکالر بر روی شامه ی dgp و در شاخه ی غیر خودشتاب بررسی کرده ایم و سپس این مورد را در مدل جهان شامه ای dgp تابدار مورد مطالعه قرار داده ایم. با تحلیل فضای فاز و بررسی پایداری جواب ها و همچنین بررسی گذار از مرز فانتوم، نشان داده ایم در فضای فاز این مدل ها نقاطی وجود دارند که منجر به کیهان شناخت قابل قبولی در مقایسه با داده های رصدی جدید می شوند.

مدل انفجار بزرگ داغ، به عنوان اولین مدل کیهان شناختی ارائه شده، علی رغم موفقیت های تجربی، از نواقصی رنج می بردکه ایده تورم به وسیله ایجاد رشد بسیار سریع در فاکتور مقیاس عالم اولیه، این مشکلات را مرتفع می کند علاوه بر این اختلالات چگالی تولید شده توسط آن در لحظات اولیه، بذرهای تشکیل ساختار عالم را تشکیل می دهند. با وجود این موفقیت ها، ایده تورم دارای مشکلاتی است که عدم وجود یک مدل تورمی واحد یکی از آنهاست. امروزه مدل های تورمی زیادی مطرح شده اند: مدل های میدان اسکالر یکتا، مدل های چند میدانی، مدل های تورمی که بر پایه نظریه های گرانش اصلاح یافته استوارند، مدل های تورمی با جفتیدگی ناکمینه و غیره. در این پایان نامه به طور مفصل به بررسی مدل های تورمی که در آنها گرانش با میدان تورمی جفتیدگی ناکمینه دارد، می پردازیم در بخش بعد تبدیلات همدیس را بعنوان یک ابزار ریاضی مهم معرفی کرده و با کاربرد آن برای مدل تورمی موردنظر چارچوب های جردن و اینشتین را معرفی کرده و به دنبال آن مسأله چارچوب ها را مطرح می کنیم. از آنجا که در مراتب بالاتر پارامتر های تقریب غلطش آهسته اختلاف در نتایج دو چارچوب آشکار می شود، کلیه پارامترهای تورمی را تا مراتب دوم و سوم پارامترهای غلطش آهسته برای پتانسیل های معمول در هر یک از دو چارچوب بطور جداگانه محاسبه کرده و در نهایت ضمن نشان دادن اختلاف دو چارچوب تا این مراتب و حتی در بعضی موارد تا مرتبه اول، نتایج به دست آمده را با داده های مشاهده ای اخیر مقایسه کرده و از این طریق به تحقیق و بررسی درباره مسأله چارچوب ها می پردازیم.

نظریه گرانش کوانتمی تلاش می کند تا مکانیک کوانتمی، که به خوبی در مقیاس اتمی حکمفرماست، و نظریه کلاسیک نسبیت عام، که حاکم بر سیارات و کهکشان هاست، را با یکدیگر تلفیق کند. از مهمترین نتایجی که در این زمینه بدست آمده، حضور یک کمینه طول از مرتبه طول پلانک می باشد. در واقع تمامی رهیافت های گوناگون به گرانش کوانتمی به یک چنین نتیجه ای منجر می شوند. حضور این کمینه طول تغییرات اساسی ای را در فرمالیسم مکانیک کوانتمی به دنبال آورد که تلاش های زیادی نیز در جهت بررسی این تغییرات و تعمیم مکانیک کوانتمی صورت گرفته است. از جمله آنها فرمالیسمیست موسوم به فرمالیسم kmm که در دهه 90 میلادی ارائه داده شده است، که در آن مکانیک کوانتمی در حضور کمینه طول اندازه پذیر تعمیم می یابد. همچنین طی بررسی هایی که در یک دهه اخیر در نسبیت خاص صورت گرفته، یک مقدار بیشینه برای اندازه حرکت ذرات به عنوان نتیجه ای از حضور کمینه طول بدست آمده است. در این رساله ما به بررسی تغییرات ناشی از حضور هر دوی کمینه طول و بیشینه تکانه در زمینه روابط و مفاهیم پایه ای مکانیک کوانتمی خواهیم پرداخت. در واقع کار ما تعمیم فرمالیسم kmm در حضور بیشینه تکانه می باشد.

هدف کلی این پژوهش، تولید و بررسی خواص نانو ساختاری کامپوزیت های tio2-sio2، نانو میله های خالص و نانومیله های tio2با آلایش sio2 و tio2-cuo-sio2 با استفاده از تکنیک های xrd، xrf، afm، sem، tem، ftir و طیف سنجی در ناحیه فرابنفش(uv-vis) می باشد. در ابتدا به بررسی کامپوزیت tio2-sio2 پرداختیم. با استفاده از تکنیک xrf محتوای sio2 را در ترکیب ها معین نمودیم. با استفاده از تکنیک xrd که توسط نرم افزار xpowder 2011 و مقایسه با بانک داده های iucr انجام می پذیرد، فازهای بلوری، اندازه نانوبلورک ها، کرنش موجود در شکل گیری نانوبلورک ها با تاثیر کلسینه شدگی بررسی گردید. کامپوزیت ها در شش درصد وزنی از محتوای sio2 و در چهار حالت کلسینه شدگی در دماهای 300، 500، 700 و 900 درجه سانتیگراد تولید و مطالعه شدند. با استفاده از روابط تجربی بر مبنای تحلیل xrd، درصد فاز بلوری روتایل و آناتاز در کامپوزیت ها معین گردید. در نمونه هایی با محتوای مشخص tio2، درصد فاز روتایل با افزایش دمای کلسینه، افزایش می یابد ولی با رسیدن محتوای tio2 در کامپوزیت به %1/44 (بعد از نمونه شماره 400)، ملاحظه می شود که درصد محتوای فاز روتایل با افزایش دمای کلسینه، کاهش می یابد. بین اندازه بلورک ها و درصد محتوای tio2 در کامپوزیت، رابطه مشخصی وجود ندارد. می توان با استفاده از رابطه تجربی ویلیامسون- هال کرنش شبکه را به دست آورد. برای نمونه هایی با محتوای مشخص tio2 در کامپوزیت tio2-sio2، کرنش شبکه با افزایش دمای کلسینه کاهش می یابد. در نمونه هایی با درصد tio2 بیش از % 55 در کامپوزیت ( نمونه های 100، 200 و 300)، رفتار کرنش شبکه بر حسب دمای کلسینه، مشابه رفتار درصد محتوای روتایل بر حسب دمای کلسینه است. اما برای نمونه هایی با درصد محتوای tio2 کم تر از % 45 در کامپوزیت، کرنش شبکه بر حسب دمای کلسینه رفتاری معکوس با رابطه درصد محتوای فاز بلوری روتایل بر حسب دمای کلسینه دارد. در تصاویر fe-sem تشکیل نانوذرات کروی ، در شرایطی که دمای کلسینه و محتوای tio2 در کامپوزیت زیاد باشد، مشهود است ولی با کاهش محتوای tio2 در کامپوزیت، نانوذرات به شکل دندانه اره ای و تا حدودی صفحه ای تشکیل می شوند. علاوه بر آن، اندازه ذرات با افزایش دمای کلسینه و افزایش محتوای tio2 در کامپوزیت، افزایش می یابد. مطابق تصویر tem، میانگین قطر نانوذرات که با نرم افزار measurement اندازه گیری شده است، در محدوده nm 25 می باشد. مطالعه ftir، حضور پیوندهای شیمیایی si-o-si، o-si-o و ti-o-si را نشان می دهند. دراین کامپوزیت تاثیر sio2 در ماتریس tio2، بر روی تخریب فتوکاتالیستی رنگ متیلن بلو بررسی شد و معین گردید که با حضور محتوای وزنی sio2 در کامپوزیت از مقدار%25/29 به %06/45 کارایی اثر فتوکاتالیستی افزایش می یابد و این در حالی است که با افزایش بیش تر از %06/45 تا %24/68 کارایی اثر فتوکاتالیستی کاهش می یابد. در ادامه به تولید، بررسی و مقایسه ساختاری نانومیله های خالص و آلاییده tio2 پرداختیم و اثر کلسینه شدگی را بر روی ساختار بلوری، کرنش شبکه، مورفولوژی سطح، ظرفیت خازنی و ضریب دی الکتریک بررسی نمودیم. در حالت نانومیله های خالص، فاز بلوری روتایل از شدت کم تری نسبت به فاز بلوری آناتاز برخوردار است و در نتیجه محتوای کم تری نیز در ترکیب دارد. فاز روتایل تنها در حالت دمای کلسینه oc900 وجود دارد. در حالت آلاییده به دلیل وجود sio2، قله های پراش پهن شدگی بیش تری تا دمای کلسینه oc300 دارند. اندازه بلورک ها با افزایش دما، افزایش می یابد. البته در حالت دمای کلسینه oc300 یک افزایش شدید در اندازه بلورک ها وجود دارد. در حالت آلاییده، بلورک ها اندازه کوچک تری نسبت به بلورک های حالت خالص دارند. دلیل آن اثر بازدارندگی اتم های مهمان در رشد بلورک های میزبان می باشد یا می تواند به دلیل تشکیل پیوندهای کوتاه چگال تر بین اتم های نمونه و اتم های ناخالصی مربوط گردد. با افزایش دمای کلسینه، کرنش شبکه کاهش می یابد و حتی به کرنش منفی می رسد. باز هم به دلیل پاره شدن برخی از پیوندهای اشاره شده و آزادی نسبی اتم ها می باشد که شبکه به سمت یک شبکه ای با اتم های کم تر جایگزیده، پیش می رود. در مقایسه با حالت نانومیله های خالص، کرنش شبکه در حالت آلاییده بیش تر از حالت خالص است. مطابق تصاویر fe-sem در هر دو حالت خالص و آلاییده، در نمونه های بدون کلسینه شدگی، ذراتی کروی شکل که میله های فراوانی را در خود دارند، دیده می شوند. به نظر می رسد نانومیله ها از ذرات نازک ریسمانی شکل تشکیل می شوند. با افزایش دمای کلسینه، میله ها از هم دورتر شده و طول آن ها افزایش می یابد. در نانومیله های آلاییده، در کنار تشکیل نانومیله ها، ذرات کروی هم دیده می شوند که در دمای کلسینه oc300 این امر مشهود است. مطابق تصویر tem و با استفاده از نرم افزار measurement میانگین قطر نانوذرات در حالت خالص در حدود nm 43 و میانگین طول نانومیله ها در حدود nm 400 است. مطابق تصاویر tem، نانومیله های خالص tio2 یک دست و نازک تر از نانومیله های آلاییده شده می باشد. میانگین قطر نانو میله های آلاییده در حدود nm 62 و میانگین طول آن ها در حدود nm 490 می باشد. در ضمن در حالت آلاییده، نانومیله ها قطورتر و بلندتر می باشند که مربوط به حضور ذرات sio2 در ترکیب است. مطابق تصاویر afm، جزیره های تجمعی به شکل گُل با طولی بین 2 تا mµ 5/3 وجود دارند. رشد این جزیره ها در الگوی دندانه دار یا نامنظم تا زمانی که پهنای آن به mµ 6 برسد ادامه می یابد. این جزیره ها در الگوی دندانه دار یا نامنظم تا زمانی که پهنای آن به mµ 6 برسد ادامه می یابد. مورفولوژی سطح با پارامترهای زبری سطح سنجیده می شود. میانگین زبری و مجذور متوسط ریشه زبری در حالت آلاییده، افزایش می یابد. مطالعه ftir، حضور پیوندهای شیمیایی si-o-si، ti-o و ti-o-si را نشان می دهند. با افزایش دمای کلسینه در نمونه ها، مقاومت الکتریکی به دلیل تقویت شکل گیری ساختار بلوری کاهش می یابد. در حالت آلاییده، مقاومت الکتریکی نسبت به حالت خالص افزایش می یابد. ظرفیت الکتریکی و ضریب دی الکتریک نمونه ها با افزایش دمای کلسینه، افزایش می یابند. ظرفیت الکتریکی و ضریب دی الکتریک نمونه ها در حالت آلاییده نسبت به حالت خالص بیش تر است، همان طور که بارها اشاره شد، تاثیر ناخالصی sio2 بر شکل گیری پیوندها به گونه ای است که ساختار بی شکل نمونه ها افزایش می یابد و طبیعی است که این ساختار کم تر اجازه تونل زنی الکترون ها و نشت اتم ها از درون گیت دی الکتریک tio2 را می دهد. در پایان به تولید و بررسی نانوساختاری کامپوزیت tio2-cuo-sio2 پرداختیم و اثر نسبت مولی پیش ماده ها و دمای کلسینه را بر روی ساختار کریستالی، کرنش شبکه، انرژی فعال سازی تشکیل فازهای بلوری و پیوندهای شیمیایی بررسی نمودیم. مطابق تحلیل طیف های xrd، فاز تنوریت در کنار sio2 با افزایش پایداری گرمایی در کامپوزیت، در حذف فاز روتایل بسیار موثر است. کرنش شبکه در حالت 5/0mr = با افزایش دمای کلسینه تا oc300 از 785/0- به 317/0- کاهش می یابد و با افزایش بیش تر دمای کلسینه از oc300 به oc800، کرنش شبکه از 188/0 به 244/0 افزایش می یابد. با افزایش محتوای اکسید مس، با افزایش دمای کلسینه، کرنش شبکه از 646/0 به 117/0 کاهش می یابد. اندازه بلورک های مربوط به فاز بلوری آناتاز و تنوریت با افزایش دمای کلسینه افزایش می یابند. می توان از طریق رابطه تجربی اسکات با در نظر گرفتن رشد همگن بلورک ها، انرژی فعال سازی تشکیل فازهای بلوری را به دست آورد. مطابق تحلیل انجام شده، با افزایش نسبت مولی نیترات مس (پیش ماده cuo)، انرژی فعال سازی کوچک می شود. تصاویر sem نشان می دهند که نمونه های پودری با نسبت مولی 5/0 دارای سطح هموار با ذراتی نسبتاً ریز و یک دست می باشند. در حالت نسبت مولی 1، سطح شامل فیبرهای درهم تنیده با جهت گیری دلخواه می باشد و در این حالت نانوذرات دارای تراکم و نزدیکی بیش تری نسبت به حالت ترکیب با نسبت مولی 5/0 می باشند. از تصاویر sem مشخص است که با افزایش دمای کلسینه، اندازه ذرات افزایش می یابد. در هر دو حالت ترکیب با نسبت مولی 5/0 و 1، با افزایش دمای کلسینه، تمایل ذرات به تشکیل ذرات دانه ای شکل و مجزا مشهود است. تحلیل edx وجود درصد اکسیدی را در نمونه ها معین می نماید و مشخص می کند که در ناحیه میله ای، محتوای cuo در ترکیب بیش از ناحیه توده ای است و این نتایج در مورد نمونه پوششی هم صادق است. به عبارت دیگر حضور فلز مس باعث تشکیل میله هایی از نمونه می گردد که می توانند نقش کانال یا الکترودها را در نانوترانزیستورهای اثر میدانی ایفا کنند. تحلیل ftir، حضور پیوندهای شیمیایی si-o-si، ti-o، ti-o-si و cu-o را نشان می دهند. با وجه به مطالعه ساختاری بر روی کامپوزیت های موجود در پژوهش، موارد زیر جهت تکمیل و ادامه پژوهش پیشنهاد می گردد. 1- تهیه تصاویر tem جهت تکمیل مطالعه بر روی کنترل اندازه و شکل نانوذرات به منظور تولید بهینه و هدفمند ذرات. 2- با توجه به ثابت دی الکتریک بالای دی اکسید تیتانیم، می توان از آن به عنوان گیت دی الکتریک در ترانزیستورها استفاده نمود. بنابراین استفاده از تکنیک های پیشرفته و به کاربردن این اکسیدها در نمونه های پوشش دهی در ابزار متناسب با ضریب دی الکتریک بالا، در خور توجه است. 3- تعیین کارایی فتوکاتالیستی کامپوزیت ها تحت شرایط مختلف بازی- اسیدی، شدت تابش، غلظت رنگ (آلاینده)، غلظت فتوکاتالیست و در نهایت تعیین ایزوترم (مدل تخریبی) تخریب فتوکاتالیستی ، به منظور تشکیل یک مدل با کارایی بهینه، بسیار مناسب است. 4- تعیین گاف نواری الکتریکی و نوری در این کامپوزیت ها، امکانی برای شناسایی بیش تر ویژگی های ساختاری این مواد ترکیبی فراهم می آورد و محدوده شناخت از این ترکیبات را افزایش می دهد. 5- پژوهشگران در ساخت نانوترانزیستورهای اثر میدانی، به دنبال استفاده از موادی هستند که خودشان بتوانند طی یک فرآیند خودسامان ده، گیت دی الکتریک و کانال را به طور مهندسی شده بسازند. با تعیین جریان نشتی، ضریب کیفیت و ضریب اتلاف کامپوزیت های تهیه شده و به کار بردن آن ها به عنوان گیت اکسیدها در ترانزیستورهای اثر میدانی، می توان جایگزین های بهینه ای را به منظور کاهش ضخامت، ابعاد در ترانزیستورها و در نهایت افزایش توان ذخیره سازی در حافظه های دیجیتال معرفی نمود.

در این رساله به بررسی منشأ ترمودینامیکی گرانش پرداختیم و ایده ای را که بیان داشته بود گرانش می تواند منشأ آنتروپی داشته باشد را مورد بررسی قرار دادیم. ما از این ایده جدید استفاده کردیم و با به کار بردن آن در رژیم گرانش کوانتمی، تصحیحات کوانتمی وارد بر آن را به دست آوردیم. دیدیم که اصل هم ارزی در این جایگاه نقض می شود و شتاب وابسته به جرم خواهد شد. همچنین دریافتیم بسته به نوع رهیافتی که اصل عدم قطعیت تعمیم یافته را وارد مسأله می کند، جواب های متفاوتی برای نیروی آنتروپی تصحیح شده به دست خواهد آمد. سپس رویکرد دیگری را مبنی بر بررسی رفتار جهنده کوانتمی، تحت این نیروی تصحیح شده، مورد توجه قرار دادیم. در این راستا ابتدا رابطه تغییرات آنتروپی حاصل از در نظر گرفتن عدم قطعیت تکانه ذره را تصحیح کردیم و سپس نمودارهای حرکت ذره جهنده را به دست آوردیم و دیدیم که به سبب اثرات شدید گرانش حاصل از رژیم گرانش کوانتمی، حرکت ذره میرایی شدیدتری داشته و زودتر حالت نوسانی خود را از دست می دهد.

در این رساله به بررسی اثرات هندسه ناجابجایی یعنی هندسه ای که در آن مولفه های عملگر مکان با یکدیگر جابجا نمی شوند، بر دینامیک دوره تورمی عالم می پردازیم.از میان دو رهیافت غالبی که به هندسه ناجابجایی وجود دارد ما روش حالت های همدوس را پی می گیریم. این رهیافت این برتری را دارد که واگرایی های ناخواسته ای که در روش ضرب ستاره ای ظاهر می شود، در آن وجود ندارد. با به کار بردن این روش برای بررسی نیمه کلاسیکی معادلات اینشتین در یک عالم با ابعاد اضافه ، دیده می شود که اثرا ناجابجایی در رهیافت حالتهای همدوس، به صورت تغییر جمله چشمه در معادلات اینشتین ظاهر می شود. این تغییرات در قالب کیهانشناختی منجر به یک جواب غیر تکین برای معادله فریدمن عالم می شود که تکینگی اولیه را حذف می کند. علاوه بر این اثرات ناجابجایی عالم را بدون نیاز به هیچ میدان اضافه وارد یک دوره تورمی می کنند. طیف اختلالات بزرگ مقیاس تولید شده در این مدل را نیز بررسی کرده و تصحیحات ناجابجایی بر آن را به دست آورده ایم.

سیاهچاله ها، به دلیل دارا بودن ویژگی های مربوط به مقیاس گرانش کوانتومی نقش مهمی در پدیده شناختی نظریه گرانش کوانتومی ایفا می کنند. در این رساله مسئله سیاهچاله ها از نظر طیف تابش آن که متناظر با طیف تابش جسم سیاه است مورد بررسی قرار داده می شود. طیف تابش جسم سیاه، به عنوان مناسب ترین منبع دریافت اطلاعات از بقایای تابش که امروزه به عنوان تابش میکرو موج زمینه کیهانی قابل آشکارسازی است، شناخته شده است، بنابراین هر نوع اصلاحاتی در زمینه تابش جسم سیاه در حضور اثرات کوانتومی گرانش اطلاعات بیشتری در مورد ویژگی های گرانش کوانتومی عالم اولیه به دست می دهد. ما اثرات کوانتومی گرانش را از رهیافت روابط پاشندگی تعمیم یافته (mdr) در مدل های ابعاد اضافه عالم مورد مطالعه قرار خواهیم داد و تاثیرات (mdr) بر روی طیف تابش جسم سیاه، منجر به اصلاح برخی از قوانین مرتبط با تابش جسم سیاه، مانند قانون استفان- بولتزمن، قانون وین و قانون ریلی- جینز خواهد شد. تاثیر اصلاحات صورت گرفته بر روی طیف تابش جسم سیاه از رهیافت (mdr) و مدل های ابعاد اضافه عالم، در بررسی تابش زمینه کیهانی و دمای حاصل از آن اهمیت می یابد و ما را به پدیده شناسی رژیم گرانش کوانتومی عالم اولیه نزدیک تر می سازد. جذب فوتون توسط جسم سیاه و تبدیل فوتون به فونون در شبکه ارتعاشات اتمی، بستر مناسب برای محاسبه ظرفیت گرمایی جسم سیاه به عنوان جامد ارتعاشی را در مدل دبای و دولون- پتی فراهم می آورد که در پایان مدل های مذکور به رهیافت (mdr) و مدل های ابعاد اضافه عالم تعمیم داده می شوند.

در اینجا مدلهای فرمیونهای جدا شده در ابعاد اضافی تخت را مطالعه می کنیم. جوابهای دقیق و تقریبی معادله حرکت را مقایسه کرده و با پیدا کردن شرایط دقیق برای تولید صفرهای جایگزین کننده، مدل دو اسکالره را بهبود می بخشیم. یک حد پایین برای تولید صفرهای جایگزین کننده می یابیم. همچنین اثر اضافه کردن اسکالرهای بیشتر بر رفتار جایگزین کننده و تابع موج را مطالعه کرده شرایط تولید صفرهای بیشتر بالک را می یابیم. پیکربندی کوارکها را با کمک پاسخ دقیق بازسازی کرده و یک پیکربندی برای بخش لپتونهای باردار می یابیم.

در این رساله، تونل زنی ذرات بی جرم از افق کوانتومی سیاه چاله شوارتزشیلد در مقیاس tev با در نظر گرفتن اثرات گرانش کوانتومی مورد مطالعه قرار گرفته است. این اثرات به صورت وجود برش های طبیعی یعنی وجود کمینه طول، کمینه تکانه و بیشینه تکانه که از اصل عدم قطعیت تعمیم یافته استخراج می شوند، خود را نشان می دهند. ما هم بستگی های ممکن در فرایند تونل زنی ذرات گسیلی را مطالعه می کنیم و سعی در برطرف کردن مساله اطلاعات گم شده در افق رویداد سیاه چاله داریم. هم چنین بر روی نقش این برش های طبیعی برنرخ تونل زنی از افق رویداد و ترمودینامیک سیاه چاله های tev در فاز نهایی تبخیر، تمرکز می کنیم.

پیوند دو نظریه فیزیک جدید یعنی مکانیک کوانتومی که فیزیک مقیاس های ریز را توصیف می کند و نسبیت عام که طبق آن، گرانش عامل انحنای فضا زمان است، نظریه گرانش کوانتومی را پدید می آورد؛ اما با وجود تلاش های بسیار زیادی که در ایجاد چنین نظریه ای شده است هنوز نظریه منسجمی از گرانش کوانتومی وجود ندارد. با توجه به این مسئله، سیاه چاله ها به عنوان یکی از بهترین کاندیداها برای مطالعه گرانش کوانتومی مورد توجه ما قرار می گیرند. ما یکی از مناسب ترین کاندیداهای موجود گرانش کوانتومی یعنی هندسه ناجابجایی (که در توافق با نظریه ریسمان است) را در نظر می گیریم. اثرات وارد کردن این هندسه جدید را با دو روش به نام های ناجابجایی حالت همدوس و مختصات ناجابجا در ترمودینامیک انواع سیاه چاله ها بررسی می کنیم و نشان می دهیم در نظر گرفتن چنین هندسه ای چگونه منجر به توصیف صحیح فاز نهایی تبخیر سیاه چاله و ایجاد راه حلی برای مسئله اطلاعات گمشده می گردد. علاوه بر این، حالت های کلی تری از تونل زنی پاریخ ـ ویلچک مانند تونل زنی ذرات جرم دار را مورد بررسی قرار می دهیم. سپس با در نظر گرفتن تونل زنی ذرات جرم دار در یک زمینه ناجابجا، فرمول بندی کاملی از ترمودینامیک سیاه چاله ها به دست می آوریم. نشان می دهیم که جرم دار در نظر گرفتن ذرات تابشی، باعث ایجاد همبستگی بین مدهای گسیلی می شود و ناجابجایی بودن هندسه، باقیمانده پایداری برای سیاه چاله پیش بینی می کند. در نتیجه با این رویکرد راه حل های مناسبی برای مسئله اطلاعات گمشده فراهم می گردد. با تعمیم این نظریات به سیاه چاله های باردار، برای اولین بار دمای اصلاح شده هاوکینگ را برای سیاه چاله رایسنر ـ نوردشتروم ناجابجا با روش تونل زنی ذرات جرم دار و باردار به دست می آوریم. همچنین اثر بار و اثر ناجابجایی را روی ترمودینامیک سیاه چاله ها بررسی می کنیم و ارتباط تنگاتنگی بین مفاهیم بار و ناجابجایی به دست می آوریم

ما با داشتن اطلاعات مربوط به سیاهچاله هوراوا - لیفشیتز و با بهره گیری از اطلاعات بدست آمده از سیاهچاله های دیگر در زمینه کمیات ترمودینامیکی، کمیتهایی همچون دما، فشار، حجم، آنتروپی، ظرفیت گرمایی ویژه، انرژی داخلی و معادله حالت سیاهچاله هوراوا- لیفشیتز را محاسبه کرده، پایداری این سیاهچاله و چگونگی حدی این سیاهچاله به سیاهچاله های دیگر را در سه فضای تخت، کروی و هایپربولیکی برای ثابت کیهانشناسی غیر صفر بررسی نمودیم.

احتمال تولید و آشکارسازی میکروسیاه چاله ها درآزمایشگاه هایی نظیر lhc، یکی از جالب توجه ترین پیش بینی های فیزیک انرژی های بالا می باشد. برای تولید این سیاه چاله ها در آزمایشگاه نیاز به انرژی بالایی در حد مقیاس پلانک می باشد که برای ما قابل دسترسی نیست اما نشان داده شده است که با فرض وجود ابعاد اضافی بزرگِ فشرده شده برای عالم، مقیاس پلانک درحدود tev پایین آورده می شود. بنابراین تولید سیاه چاله ها در مقیاسtev ، در آزمایشگاه امکان پذیر می شود. ما در این پایان نامه با معرفی دو اصل عدم قطعیت تعمیم یافته که در حضور اثرات کوانتومی گرانش تشکیل شده اند، به مطالعه ترمودینامیک حاصل از آن ها در مدل ابعاد اضافی بزرگِ فشرده شده می پردازیم. همچنین تأثیرات این دو رهیافت را بر احتمال تولید سیاه چاله های مقیاس tev بررسی می کنیم

شناسایی ماده تاریک یکی از مهم ترین سوالات در اخترفیزیک و فیزیک ذرات است. در گذشته، عمده ی کاندیداها، ذرات سرد و بدون برهم کنش بودند. پیشرفت های اخیر لیست بهترین کاندیداها و اثرهای ماده تاریک را به شدت توسعه داده است. این رساله با بحث در مورد شواهد گرانشی ماده تاریک، بدون در نظر گرفتن طبیعت ماده تاریک شروع می شود. سپس در فصل دوم در مورد کاندیداهای باریونی ماده تاریک و همچنین خصوصیات اصلی کاندیداهای ماده تاریک بحث می شود و خلاصه ای از مدل استاندارد فیزیک ذرات و مسائل و مشکلات بارز آن ارائه می گردد. در فصل سوم به ماده تاریک ویمپ، که بیش از همه کاندیداهای ماده تاریک مورد مطالعه است می پردازیم و سپس مکانیسم تولید، خصوصیات اصلی، کاندیداهای آن و نشانه هایی برای آشکارسازی مستقیم، غیرمستقیم و برخورد دهنده های ذرات مورد بحث قرار می گیرند. در فصل چهارم در مورد دیگر کاندیداهای ماده تاریک شامل ابرویمپ ها، گراویتینوهای سبک، ماده تاریک مخفی، نوترینوهای استریل و آکسیون ها و همچنین مکانیسم تولید و خصوصیات اصلی بحث می کنیم. در آینده نزدیک ممکن است آزمایش ها، کاندیداهای دیگری برای ماده تاریک کشف کنند و یا ممکن است تعدادی از این کاندیداها را حذف نمایند. پیشرفت ها ممکن است راه را برای همکاری های بی نظیری بین مطالعات بزرگ ترین و کوچک ترین مقیاس های طولی قابل مشاهده، باز کنند.

در این پایان نامه، کیهانشناخت کلاسیک و کوانتومی نظریه گرانش هوراوا-لیفشیتز را برای مدل ریزابرفضای flrw بررسی کردیم. ابتدا مرور مختصری بر روند و انگیزه های موجود برای ساخت نظریات گرانشی و به طبع آن نظریات کیهانشناسی داشتیم، و سپس به معرفی چارچوب های کلی و جنبه های مختلف نظریه گرانش هوراوا-لیفشیتز پرداختیم. گرانش هوراوا-لیفشیتز یک نظریه گرانش غیرنسبیتی در حد انرژی های بالاتر فرابنفش است که بطور اختلالی بازبهنجارپذیر توان شمارشی می باشد و در حدانرژی های پایین تر فروسرخ می تواند نظریه نسبیت عام اینشتین را بازیابی کند. کیهانشناخت flrw را در چارچوب نظریه گرانش هوراوا-لیفشیتز تصویرپذیر و بدون شرط تعادل جزئی بررسی کرده و هامیلتونی آن را بر حسب متغیر های ریزابرفضا، هم در حالت خلاء و هم با میدان مادی سیال کامل، بدست آوردیم. برای مدل عالم تخت و بدون ماده، نشان دادیم که معادلات میدان کلاسیک، دارای جواب های شبه دوسیته ای انقباضی و انبساطی هستند که در آنها ثابت کیهانشناختی با پارامتر لاندا تغییر پیدا می کند. برای عالم غیر تخت در این مورد، اگرچه جواب های دقیق معادلات فریدمان وجود نداشتند، رفتار جواب ها را در حد زمان های اولیه و دوره های اخیر تحول کیهانی مطالعه کرده و در این نواحی روابط تحلیلی را برای ضریب مقیاس عالم بدست آوردیم و نشان دادیم که در حالتهای خاص جواب هایی وجود دارند که ضریب مقیاس عالم رفتاری جستار گونه را از خود بروز می دهد و این ویژگی مسئله تکینگی مهبانگ را برطرف می سازد. اما در شرایط دیگر این جواب ها شامل دو شاخه جدا ازیکدیگر بوده و انواع مشخصی از تکینگی های کلاسیکی را نشان می دهند. در ادامه این محاسبات را برای حالتی که سیال کامل به عنوان میدان مادی لحاظ شده، تکرار کردیم. دوباره، نشان دادیم که جواب های کلاسیکی دارای تکینگی و شاخه های انقباضی و انبساطی هستند که توسط نواحی ممنوعه کلاسیکی از یکدیگر جدا شده اند. بخش دیگر کار ما به کوانتش مدل توصیف شده بالا اختصاص یافت. در این بخش رهیافت کیهانشناخت کوانتومی بندادی را در نظر گرفتیم. و بنابراین با استفاده از فرآیند کوانتش دیراک روی قید هامیلتونی و تعریف حالت کوانتومی وابسته به عملگر هامیلتونی به عنوان تابع موج عالم، معادله ویلر-دویت را استخراج کردیم. برای یک عالم تهی از میدان مادی، نشان دادیم که می توان با اعمال تقریب (wkb) روی معادله ویلر-دویت، رفتار زمان اخیر برای جواب های کلاسیکی را دقیقاً بازیابی کرد. برای عالم بسیار اولیه، حالت های کوانتومی نوسانی و بدون تکینگی های کلاسیکی را پیدا کردیم، بطوری که دو شاخه از جواب های کلاسیکی ممکن است با یکدیگر جابجا شوند. در حضور ماده، با استفاده از نمایش شوتز برای سیال کامل و انتخاب یک پیمانه ویژه، یک پارامتر زمانی مشخص به نام ساعت مادی را تعریف کردیم، که معادله ویلر-دویت حاصله را به معادله ای مشابه معادله شرودینگر در مکانیک کوانتوم معمولی تبدیل کرده و در نتیجه مطالعه تحول زمانی تابع موج عالم برای ما میسر شد. سپس توجه خود را روی جواب های تحلیلیِ تقریبی برای معادله شرودینگر-ویلر-دویت در ناحیه ای که ضریب مقیاس کوچک است، متمرکز ساختیم، یعنی در ناحیه ای که مطابق انتظار کیهانشناخت کوانتومی باید غالب باشد. با بررسی تحول زمانی مقدار چشمداشتی ضریب مقیاس عالم، دریافتیم که عالم رفتاری جستار گونه را نزدیک تکینگی و یا در نواحی ممنوعه کلاسیکی از خود نشان می دهد. به عبارت دیگر در کیهانشناخت کوانتومی هوراوا-لیفشیتز، مشکل وجود انواع تکینگی های مشاهده شده در کیهانشناخت کلاسیکی متناظر، برطرف شدند. بعلاوه برای رفع تکینگی، ظهور جستار در مدل کوانتومی به سبب پیش بینی یک اندازه کمینه برای عالم، در نوع خودش جالب است. ایده وجود یک طول کمینه در طبیعت، تقریبا در همه نامزدهای گرانش کوانتومی پشتیبانی می شود.

یکی از مسائل مهم کیهانشناختی، تفاوت قابل ملاحظه‏ایست که بین منحنی‏های چرخش کهکشان‏های مارپیچی بدست آمده از محاسبات و نتایج حاصل از مشاهدات وجود دارد. به دلیل سرعت بسیار زیاد ستاره‏های بیرونی کهکشان‏ها، ساده‏ترین حدس این است که برای پایداری آنها نیاز به مقدار عظیمی جرم می‏باشد. زوئیکی برای حل این مشکل موجودیت ماده‏ای نامرئی را پیشنهاد نمود. کیهان‏شناسان با وارد کردن جرم گم‏شده به جواب‏های نسبتاً درستی در تحلیل مسائل مبهم دست یافتند. آنها این موضوع را پذیرفتند که چنین ماده‏ای وجود داشته و به دلیل نرسیدن نور از آن به ما دیده نمی‏شود. پس آن را ماده‏ی تاریک نامیدند. اما ماده‏ی تاریک با اینکه جواب‏های قانع کننده‏ای برای ابهامات اثرهای گرانشی اضافی داشت، نمی‏توانست بسیاری از مسائل دیگر را درست توجیه کند. به دلیل این مشکلات کیهان‏شناسان به فکر تغییر در قوانین گرانشی افتادند. یکی از این اصلاحیات، مدل دینامیک تعمیم یافته‏ی نیوتنی می‏باشد که توسط میلگرام ارائه شد. در این مدل فرض بر این است که در شتاب‏های کم، از مرتبه‏ی شتاب مقیاس آنگستروم و کمتر، نیروی گرانش متناسب با توان دوم شتاب است. یکی دیگر از رهیافتها، اصلاح گرانش نسبیتی است که توسط موفات بیان شد. وی توانست به یک قانون شتاب گرانشی اصلاح شده دست یابد که مناسب با منحنی چرخش کهکشان‏ها بدون نیاز به ماده‏ی تاریک بود. در دیدگاهی دیگر عقیده بر این بود که نسبیت عام در مقیاس‏های کیهانی نمی‏تواند جوابگوی برخی سوالات بوده و با توجه به این مطلب که تا به امروز از آزمونهای منظومه‏ی شمسی موفق عبور کرده است، گمان می‏رفت این نظریه می‏تواند حالت حدی از یک نظریه‏ی کلی‏تر باشد. به این ترتیب که به جای کنش اینشتین– هیلبرت یک کنش کلی در نظر بگیریم. در مدل مذکور انحنای اسکالر ریچی، در لاگرانژی به وسیله‏ی تابع عمومی f(r) تغییر می‏کند. کاپوزیلو کیهان‏شناس ایتالیایی، از جمله افرادیست که پژوهش‏های موفقی در زمینه‏ی گرانش f(r) داشته است. وی و همکارانش با استفاده از اصلاح معادلات میدان و بررسی روی کهکشان‏های گوناگون به جواب‏های جالبی برای مسئله‏ی چرخش کهکشان‏ها دست یافتند. اما اخیراً نوع دیگری از گرانش اصلاح شده با نام گرانش توازی دور، رواج پیدا کرده است. در این دیدگاه فرض بر این است که منیفلد فضا – زمان فاقد انحنا و دارای کمیتی به نام پیچش می‏باشد. در واقع این نظریه هم‏ارز با نظریه‏ی f(r) بوده و می‏توان گفت تانسور پیچش به نوعی جایگزین اسکالر ریچی شده است. نظریه‏ی توازی دور بر مبنای کمیتی به نام تتراد پایه‏گذاری شده است. در این مدل، لاگرانژی برحسب t که اسکالر پیچش نام دارد، نوشته می شود. ما نیز در این رساله با استفاده از معادلات گرانش توازی دور و با در نظر گرفتن حالت خاص متریک متقارن کروی و روابطی که بر مبنای این فرض بدست می‏آیند، به حل معادله‏ی عمومی f(t) پرداخته، در نهایت ثابت می‏کنیم که می‏توان از گرانش توازی دور به عنوان ابزاری برای بررسی تخت بودن منحنی‏های چرخش کهکشان‏های مارپیچی سود برد. همچنین مقایسه‏ای از کار خود با مشاهدات رصدی نیز انجام خواهیم داد و انطباق مناسبی بین منحنی چرخش کهکشان ngc 2998 و مدل مذکور بدست می‏آوریم.

رصدهای کیهان شناسی مانند مشاهده ابرنواخترهای نوع یک به عنوان شمع استاندارد، ساختار بزرگ مقیاس عالم و یا نوسانات اکوستیکی باریون ها نشان می دهند که کیهان در یک فاز انبساط تند شونده قراردارد. مدل استاندارد کیهان شناسی تاکنون تقریبا به خوبی توانسته مشاهدات تجربی از کیهان را توصیف کند. اما مشاهده انبساط تند شونده عالم وعامل این انبساط، یکی از سوالاتی است که این مدل پاسخی برای آن ارائه نداده است. پس از مشاهدات ابرنواخترهای نوع یک درسال1998، مدلهای نظری بسیاری برای توجیه این پدیده مطرح شده است. ثابت کیهان شناختی، ساده ترین جواب مسئله است که می تواند این مشکل را حل کند. اما مسائلی مانند تنظیم ظریف وتطابق کیهانی، باعث شده است که مدل های دیگری مطرح شود. به طور کلی برای حل مسئله انبساط شتابدارعالم، دو راهکار وجود دارد. یا طرف راست (قسمت مادی) و یا طرف چپ (قسمت هندسی) معادلات میدان اینشتین را می توانیم تغییر دهیم. راهکار اول را مدل های انرژی تاریک می نامند. مدل هایی که مربوط به اصلاح بخش هندسی معادلات میدان اینشتین هستند به مدل های گرانش تعمیم یافته (گرانش اصلاح شده) معروف هستند. یکی از مدل های گرانش تعمیم یافته گرانش توازی دور اصلاح شده (f(t است که طی دو سال اخیر مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. در این مدل) r اسکالر ریچی ) خمینه، صفر و به جای آن، t (اسکالر پیچش) در نظر گرفته می شود و باید (f(t را که تابعی اختیاری از t می باشد، در کنش اینشتین-هیلبرت قرار داد. رفتار فانتوم گونه به این صورت تعریف می شود که چگالی انرژی موثر با گذشت زمان افزایش یابد ودر عین حال پارامتر معادله حالت کمتر از 1- باشد. به طور معمول برای داشتن چنین رفتاری میدان فانتومی در نظر می گیرند. در حالی که وجود میدان فانتومی باعث ایجاد ناپایداری ها ونقض شرط نورگونه انرژی می شود. این پایان نامه با معرفی گرانش (f(t به عنوان مدلی برای حل مسئله انبساط شتابدارعالم، با هدف مطالعه وبررسی رفتارفانتوم گونه در این گرانش اصلاح شده بنا شده است. برای این منظور، پس از بررسی شواهد رصدی موجود از انبساط کیهانی در فصل اول، در فصل دوم به مدل های انرژی تاریک ارائه شده برای توجیه این پدیده می پردازیم ودر ادامه، در فصل سوم مدل های گرانش تعمیم یافته (تصحیح بخش هندسی معادلات میدان اینشتین) به عنوان راهکار دوم برای حل مسئله شتاب عالم را معرفی می کنیم. در فصل چهارم به ارائه یکی از این مدل های جدید گرانش تعمیم یافته با نام گرانش توازی دور وگرانش توازی دوراصلاح شده (f(t می پردازیم. در فصل پنجم وششم به ترتیب پس ازحل مسئله انبساط شتابدارعالم با این گرانش جدید، وجود رفتارفانتوم گونه را در مدل (f(t با انتخاب چند تابع برای آن بررسی خواهیم کرد.

فضازمان در مقیاسهای بسیار ریز (انرژی های بسیار بالا) ناجابجا است. بررسی فیزیک و هندسه مربوط به سیاهچاله ها، به خصوص در رژیم گرانش کوانتومی، دریچه ی جدید و مهمی به کشف و درک قوانین بنیادی فیزیک می گشاید. از جمله، فیزیک و ترمودینامیک سیاهچاله ها در زمینه ناجابجایی برخی از وجوه پنهان نظریه نهایی گرانش کوانتومی را آشکار می سازند. در سال های اخیر گرانش توازی دور و نظریه یانگ - میلز در فضای ناجابجایی مورد مطالعه ی بیشتری قرار گرفته است. در این رساله ما با یک نگاه کاربردی با استفاده از اساسی که پیشتر از این برای توضیح فضای ناجابجایی ارائه شده است، ابتدا توزیع انرژی برای یک سیاهچاله ی رایسنر- نوردشتروم را در فضای ناجابجایی برای نخستین بار محاسبه می کنیم. سپس با هدف قرار دادن اساس گرانش کوانتومی در هندسه ناجابجایی با بکار گرفتن یک کنش ناجابجا که در نظریه گرانش توازی دور بدست آمده است، یک اساس جدید و محکم برای نظریه ناجابجایی ارائه می دهیم.

میدان های اسکالر که ابزاری ریاضی برای توصیف نوع ماده می باشند، نقشی کلیدی در عرصه ی کیهانشناسی ایفا می کنند. این میدان ها، هم می توانند عامل به وجود آورنده ی فاز تورمی و انبساط شتابدار نمایی اولیه باشند و هم می توانند به عنوان انرژی تاریک، سبب شتاب زمان حاضر جهان شوند. از سویی دیگر، اختلال میدان اسکالرِ به وجود آورنده ی تورم سبب اختلال در زمان پایان یافتن فاز تورمی در بخش های مختلف عالم می شود. این افت و خیزهایی که در نرخ انبساط عالم وجود دارند سبب ناهمگنی های چگالی و در نتیجه، تشکیل سازه در عالم می شود. در این پایان نامه، ابتدا یک میدان اسکالر معمولی در نظر می گیریم که به صورت ناکمینه با اسکالر ریچی القا شده روی شامه ی مدل dgp جفت شده است. تورم و اختلالات تورمی را با جزئیات و در هر دو چارچوب جردن و اینشتین بررسی می کنیم. با بررسی تحول پارامترهای تورمی در این مدل و مقایسه با داده های planck+wmap9+bao قید هایی بر روی پارامتر جفتیدگی ناکمینه در این مدل به دست می آوریم. در ادامه، دینامیک کیهانی میدان اسکالر دیگری، به نام میدان تاکیون را در چهار بعد مورد مطالعه قرار می دهیم. تورم، اختلالات و طیف غیر گوسی اختلالات را در این مدل، هم در حالت جفتیدگی کمینه و هم در حالت جفتیدگی ناکمینه، با دقت بررسی می کنیم. با یک تحلیل عددی روی فضای پارامترهای مدل خواهیم دید این مدل به ازای برخی مقادیر از پارامتر ها، سازگار با داده های رصدی wmap9+ecmb+bao+h_0 می باشد. همچنین، این مدل تاکیونی را در چارچوب سیستم های دینامیکی، فضای فاز و رویکرد حالت یابی مطالعه می کنیم. نشان خواهیم داد این مدل در حالت کمینه نمی تواند شتاب کنونی عالم را توجیه کند. درحالیکه مدل تاکیونی ناکمینه به حالت پایداری می رسد که شتاب زمان حاضر عالم را به دست می دهد. آخرین مدلی که در این پایان نامه بررسی خواهیم نمود، یک مدل dbi است که در آن جمله ی گاوس- بانت جفتیدگی ناکمینه با میدان dbi دارد. پس از بررسی دینامیک تورمی، اختلالات و طیف غیرگوسی اختلالات با استفاده از توابع همبستگی، تحول پارامتر های اختلالی و غیرگوسی را در بستر داده های planck+wmap9+bao بررسی می کنیم. تحلیل عددی و مقایسه با داده های رصدی، قید 1.14×〖10〗^(-5)<α_gb<4.5×〖10〗^(-2) را بر روی ضریب گاوس- بانت در این مدل قرار می دهد.

مطابق با آخرین اطلاعات رصدی به دست آمده از ابرنواختر های نوع ia، تابش میکروموج زمینه کیهانی، عدسی های ضعیف گرانشی و نوسانات آکوستیکی باریونی، انرژی تاریک حدود ?? درصد از عالم را تشکیل می دهد. اثبات وجود انرژی تاریک می تواند پاسخی برای این سوال باشد که چرا عالم با شتابی فزاینده در حال انبساط است. این انبساط شتابدار، وجود یک عامل دافعه ای را در مقیاس کیهانشناختی، برای مقابله با اثرات گرانشی جاذبه ایجاب می کند. این مولفه مجهول، برای اینکه شتاب افزاینده عالم را نتیجه دهد باید دارای فشار منفی باشد. مدل های مختلفی برای توصیف انرژی تاریک در نظر گرفته شده است که البته هیچکدام از این مدل ها بدون اشکال نیستند. یکی از ساده ترین مدل های انرژی تاریک، ثابت کیهانشناختی است . بزرگترین مشکل این مدل مقدار خیلی کوچک چگالی انرژی آن در مقایسه با مقدار پیش بینی شده توسط نظریه میدان کوانتومی است که در حدود 120 مرتبه کوچکتر از مقدار پیش بینی شده می باشد . به طور کلی گزینه هایی که برای توصیف انرژی تاریک وجود دارند به دو روش مطرح می شوند یا از اصلاح سمت راست (قسمت مادی) معادله اینشتین به توصیف انرژی تاریک می پردازیم که به مدل های ماده اصلاح شده معروف هستند و یا با اصلاح سمت چپ (قسمت هندسی) معادله اینیشتین به توصیف انرژی تاریک می پردازیم که به مدل های گرانش اصلاح شده معروف هستند. مدل های گرانش اصلاح شده مانند گرانش f(r) ، یک دسته دیگر از مدل های دینامیکیِ انرژی تاریک است که بر اساس تصحیح فواصل-زیاد گرانش بنا شده است . ویژگی بارز این دسته از مدل ها این است که شتاب اخیر عالم را می توانیم بدون توسل به مولفه مادی انرژی تاریک توصیف کنیم. در مدل گرانش اصلاح شده جمله خطی اسکالر انحناء در کنش با تابع دلخواهی از اسکالر ریچی جایگزین شده است. از وردش کنش اینشتین-هیلبرت نسبت به متریک معادلات میدان به دست می آیند که با استفاده از آنها می توان معادلات تعمیم یافته فریدمن که دینامیک عالم را توصیف می کنند، نتیجه گرفت. با انتخاب مناسب تابع ، دینامیک اصلاح شده مطلوب (مانند انبساط شتابدار عالم اخیر) قابل دست یافتن است. یک تعمیم از مدل شامل جفتیدگی ناکمینه بین چگالی لاگرانژی مادی و یک تابع دلخواه از اسکالر ریچی در کنش نظریه می شود که در سالهای اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است . در واقع جفتیدگی ناکمینه ماده و انحناء، جملاتی غیر خطی در معادلات میدان ایجاد می کند که با در نظر گرفتن شرایطی برای آنها منجر به توصیف فاز شتابدار می شوند. رهیافت سیستم های دینامیکی یکی از روش هایی است که بوسیله آن می توان به بررسی دینامیک کیهانشناختی مدل های پیشنهادی انرژی تاریک پرداخت . با بازنویسی معادلات میدان اینشتین برای مدل های مختلف کیهانشناختی بر حسب سیستمی از معادلات دیفرانسیل مرتبه اول معمولی، می توانیم مدل مورد نظر را به صورت سیستم های دینامیکی در فضای بازنویسی کنیم. رهیافت سیستم های دینامیکی امکان بررسی رفتار دینامیکی عالم را به ما می دهد. یکی از مهمترین شرایطی که دینامیک کیهانشناختی عالم ایجاب می کند این است که گذار از دوران ماده غالب به دوران انرژی تاریک غالب امکان پذیر باشد. در این پژوهش با استفاده از رهیافت سیستم های دینامیکی به بررسی مدل گرانش اصلاح شده با جفتیدگی ناکمینه بین ماده و انحناء خواهیم پرداخت.

در این رساله به مطالعه مکانیزم جایگزیده کردن میدان های مادی در مدل های جهان شامه ای پرداخته ایم. در فصل اول مدلهای جهان شامه ای با ابعاد اضافی تخت و بزرگ را مورد توجه قرار داده و مشکل سلسله مراتبی جرمی فرمیون ها در مدل استاندارد را توسط ایده جداسازی فرمیون ها توضیح دادیم. علاوه بر این، به مطالعه جایگزیده کردن فرمیون ها بر روی اربیفلد s_1/z_2 پرداخته و یک پاسخ تحلیلی دقیق برای تابع جایگزیده کننده به دست آوردیم. از آنجایی که جهان ما یک سیستم دارای حرارت است لذا در فصل دوم، اثرات حرارت بر تئوری جهان شامه ای تخت مورد بررسی قرار گرفت. نخست پتانسیل موثر میدان اسکالری پنج بعدی را در دمای متناهی محاسبه نمودیم سپس اثرات حرارت را بر پاسخ شامه و مکانیزم جایگزیده کردن فرمیون ها بدست آوردیم. در فصل سوم، مروری بر مدل های جهان شامه ای تابدار داشتیم. ابتدا مدل رندال – ساندروم و مدل های تعمیم یافته ی آن را مورد توجه قرار داده و سپس مکانیزم پایداری آنها را بررسی نمودیم. در ادامه، پایداری مدل رندال – ساندروم را از طریق جفتیدگی غیر کمین ِیک میدان اسکالری پنج بعدی با اسکالر ریچی مورد ملاحظه قرار دادیم. در فصل بعدی، جایگزیده کردن فرمیون ها را در مدل های جهان شامه ای تابدار بررسی نموده و نشان داده ایم که فرمیون ها در مدل رندال– ساندروم بر روی شامه با تنش منفی جایگزیده می گردند. در مدل های تعمیم یافته رندال- ساندروم، جایگزیدگی مد صفر فرمیونی به تنش و ثابت کیهان شناختی شامه وابسته می گردد در حالی که در مدل جهان شامه ای با دینامیک تعمیم یافته، به مقدار ثابت جفتیدگی ? مرتبط است. علاوه بر این، اثرات حرارت بر مکانیزم جایگزیده نمودن فرمیون ها در مدل های جهان شامه ای تابدار را نیز مورد مطالعه قرار دادیم. در فصل پنجم دریافتیم که میدان های اسکالری در مدل رندال- ساندروم و مدل های جهان شامه ای ضخیم جایگزیده می گردند در حالی که برای جایگزیده کردن میدان های پیمانه ای نیاز به مکانیزم جدیدی می باشد. سرانجام جایگزیده کردن میدان های اسکالری و پیمانه ای در مدل های جهان شامه ای با دینامیک تعمیم یافته را بررسی نموده و با استفاده از یک تابعیِ میدان اسکالری در کنش میدان پیمانه ای نشان دادیم که مد صفر میدان پیمانه ای برداری و تانسوری در این مدل جهان شامه ای جایگزیده می گردد.

ناپایداری ویبل از جمله ناپایداریهای الکترومغناطیسی پلاسما است که مانع نهشت انرژی باریکه الکترون در قرص سوخت و افزایش اتلاف انرژی در فرآیند همجوشی لختی می شود. در این تحقیق به منظور بهبود طراحی قرص سوخت و بهینه شرایط اشتعال، پارامترهای موثر بر رشد ناپایداری الکترومغناطیسی ویبل از جمله؛ ناهمسانگردی دمایی، گرادیان چگالی، پارامتر برخورد، پارامتر ایزوتروپیک و پارامتر نسبیتی در شرایط پلاسمای تبهگن مورد بررسی قرار گرفته است. لازمه موازی سازی و کانونی شدن باریکه الکترون در قرص سوخت، استفاده از لایه های نازک با عدد اتمی بالا به عنوان نگه دارنده و ایجاد گرادیان مقاومتی در مسیر باریکه جریان می باشد. رشد میدان مغناطیسی، موازی سازی و رشته شدگی مقاومتی در سه حالت پلاسمای کلاسیک، تبهگن و نسبیتی با سه نوع لایه نازک آلومینیوم، لیتیو م و کربوهیدرات ((ch تعبیه شده در قرص سوخت بررسی شده است. محاسبات نشان می دهند که بهترین انتخاب، برای کمینه کردن رشته شدگی باریکه الکترون نسبیتی با تولید بالاترین گرادیان مقاومتی در سوخت، استفاده از لایه ch در پلاسمای چگال تبهگن می باشد. نتایج نشان داده است، نرخ رشد ناپایداری ویبل با افزایش پارامتر کوانتومی، برای طول موجهای بزرگ به صفر میل خواهد کرد، در حالیکه برای طول موجهای کوتاه، به ازای گرادیان چگالی، η<0.1، به دلیل آثار کوانتومی، ناهمسانگردی در فضای فاز بیشتر شده و نرخ رشد ناپایداری افزایش می یابد. در حد طول موجهای کوچک به ازای η<0.1، اثر تونل زنی کوانتومی منجر به افزایش غیر منتظره ای در نرخ رشد ناپایداری شده است. برای داشتن کمترین نرخ رشد ناپایداری ویبل در برهمکنش لیزر-پلاسما، پارامتر ایزوتروپیک در قرص سوخت باید بزرگتر از 3 باشد. با پیشروی باریکه الکترون نسبیتی به سمت مرکز قرص نرخ رشد ناپایداری ابتدا افزایش می یابد و به حداکثر مقدار خود می رسد، سپس به آرامی در مجاورت مرکز قرص کاهش می یابد. همچنین، با افزایش پارامتر نسبیتی و جرم نسبیتی الکترون، نرخ رشد ناپایداری ویبل کاهش می یابد. کاهش گرادیان چگالی با ضریب 100 و افزایش پارامتر نسبیتی با ضریب 2، منجر به کاهش 78 درصدی نرخ رشد ناپایداری ویبل می شود. در نهایت نشان داده شده است که با افزایش دمای یون در طول موج های کوتاه، جریان یونها نیز موجب رشد میدان مغناطیسی و تقویت ناپایداری ویبل می شوند.

ما در این رساله، به مطالعه کیهانشناخت تورمی، در قالب مدل های جـهان شـامه ای، خواهیم پرداخـت. همچـنین، نقـش جـمله ی تصـحیحـی گاوس-بانـت را نیـز در ایـن مـدل ها، بررسـی می کنیـم. بدیـن منـظور، پس از مـرور نظـریـه ی تـورم کیهانشـناختـی، به مطالعه ی تـورم شـامه ای در مـدل راندال-سـاندروم نوع دوم (rsii)، می پردازیم. و نشـان می دهیم که اثرات شـامه ای، شـرایط را برای تـورم غلتش آهسـته، به ازای یک پتانسـیل معلوم، آسـان می کنند. همچـنین ، مشـاهده خواهیم کرد که دامنـه ی اختـلالات اولیـه، به دلیل اثرات شـامه ای، نسـبت به نتایج اسـتاندارد، افزایـش می یابد. علاوه بر این، خواهیم دید که تصحیحات گاوس-بانت، منجر به تغییراتی در دینامیک تورمی شـامه، و در نتیجه تغییراتی در پارامتـرهای غلتش آهسته و عدد e-folds، می شـود. در نهایت، با مطالعه ناگوسـی بودن اختلالات اولیه در قالب محاسبات بسـط کنش، مشاهده می کنیم که داده های رصدی پلانک، قیـدهای صریحی بر روی شاخص طیفی اختلالات اولیه و دامنه ی ناگوسی بودن این اختلالات، می گذارد.

مدل کسینوسی تورم طبیعی که کاندید خوبی برای توجیه فاز شتاب دار اولیه ی عالم می باشد را در حالتی که ‏جفتیدگی ناکمینه با گرانش دارد، مورد بررسی قرار می دهیم. با به کارگیری پارامترهای تورمی در دو چارچوب ‏جردن و اینشتین روابط سازگاری بین نسبت تانسور به اسکالر، شاخص طیفی اسکالر و همچنین دوندگی آن را ‏ابتدا با استفاده از روش استاندارد به دست می آوریم که هم ارزی دو چارچوب را نشان می دهد. سپس به روش ‏اختلالی نیز این پارامترهای تورمی را در دو چارچوب محاسبه می کنیم. در این روش نیز همانند روش استاندارد ‏نتایج در دو چارچوب منطبق هستند. در ضمن سازگاری نتایج حاصل از محاسبات به روش استاندارد و اختلالی ‏تاییدی بر هم ارزی دو چارچوب است. سرانجام محاسبات به دست آمده به هر دو روش در چارچوب جردن و ‏چارچوب اینشتین را در صفحات ‏r- n_s‏ و ‏?- n_s‏ ترسیم و با داده های ‏ee+lowp، ‏te، ‏tt‏ ‏plank 2015‎‏ ‏مقایسه کردیم، برخی قیدها را نیز روی پارامترهای فضایی مدل به دست آوردیم. نتیجه ی بررسی ما نشان می دهد ‏که مدل تورم طبیعی ناکمینه در دو چارچوب جردن و اینشتین سازگاری خوبی با داده های رصدی دارد.‏

در این رساله به بررسی مدل های ابعاد اضافه در چهارچوب نظریه توازی دورگرانش می پردازیم. با به دست آوردن معادل توازی دور روابط گاوس – کوداچی و شرایط اتصال، معادلات میدان چهاربعدی موثر را به دست می آوریم و شرایط غوطه وری را بررسی می کنیم. در نهایت، اختلالات کیهانی در این مدل را مطالعه کرده و شکل کاملا ناوردای پیمانه ای معادلات حاکم بر آنها را به دست می آوریم.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

یکی از مسائل حل نشده فیزیک نظری فرمولبندی کامل نظریه گرانش کوانتومی است. سیاهچاله ها مثالهای بارزی از سیستمهای گرانش کوانتومی می باشند که شناخت ساختار و تحول آنها راه مناسبی برای رسیدن به درک عمیقتری از ساختار کوانتومی فضازمان است. یکی از مسائلی که در بحث فیزیک سیاهچاله ها هنوز به طور دقیق حل نشده است مسئله فاز نهایی تبخیر سیاهچاله و اطلاعات گم شده است. پس از پردازش نظریه تبخیر سیاهچاله ها توسط هاوکینگ، تلاشهای متعددی برای درک این اثر کوانتومی صورت پذیرفته است. افرادی چون ویلچک و همکارانش این تابش را به صورت تونل زنی کوانتومی از افق رویداد سیاهچاله درنظر گرفتند. با این وجود نظریه آنها به دلیل بی جرم بودن ذرات گسیلی و نیزعدم وجود همبستگی بین این ذرات (مدهای تابش) در فرایند تبخیر، نظریه کاملی نبوده است. در این رساله مسئله تبخیر سیاهچاله ها، فاز نهایی این فرایند و امکان وجود همبستگی بین مدها و نیز معمای اطلاعات گمشده در یک زمینه ناجابجایی مورد مطالعه قرار می گیرند. با استفاده از ایده های مربوط به هندسه ناجابجایی، فرمولبندی کاملی از ترمودینامیک سیاهچاله ها ارائه می نماییم. در این فرمولبندی به مسائل حل نشده ای چون همبستگی بین مدهای مختلف قبل و بعد از تابش و معمای اطلاعات گمشده می پردازیم. در بخش دیگر با جرم دار کردن مدهای گسیلی امکان وجود همبستگی بین این مدها را بررسی می کنیم. در پایان فرمولبندی خویش را به مدلهای شامه ای عالم، تعمیم می دهیم.

یکی از آثار اپتیکی غیر خطی بس ذرهای استتار پلاسمایی است. یکی از پیامدهای این اثر اپتیکی غیر خطی کاهش باند گاف در اثر فرآیندهای تبادل و همبستگی است.

در این پایان نامه تحول زمانی جریان برافزایشی در حضور میدان چنبره ای مغناطیسی در دو مدل پلی تروپ و غلبه پهن رفت مورد تحقیق قرار گرفته است. در مدل پلی تروپ، معادله پلی تروپ را جایگزین معادله انرژی نموده ایم، ولی در مدل با غلبه پهن رفت معادله انرژی را مورد استفاده قرار می دهیم. در مدل با غلبه ی پهن رفت جریان دارای بازده تابندگی خوبی نمی-باشد و کسری از انرژی تولید شده توسط فرآیندهای اتلافی در سیال محبوس می شود و با مواد بر روی جسم مرکزی برافزایش می کند. در هر دو مدل فرض کرده ایم که تلاطم وشکسانی عهده دار انتقال تکانه ی زاویه ای می باشد و توصیف آلفا را برای ضریب سینماتیک وشکسانی انتخاب نموده ایم. معادلات جریان برافزایشی در یک مدل یک بعدی حل شده اند که از وابستگی ارتفاعی جریان چشم پوشی شده است. ما به منظور حل معادلات حاکم شده بر رفتار دینامیکی جریان برافزایش، روش خود مشابهی را استفاده کرده ایم. پاسخ خود مشابهی بدست آمده چندین بینش در دینامیک جریان برافزایشی فراهم می آورد و از محدودیت های خود مشابهی ایستا اجتناب می کند. اثر میدان مغناطیسی چنبره ای با یک متغیر اضافی β= pmag/pgasاست، کهpmag و pgas به ترتیب فشار مغناطیسی و فشار گاز می باشند. همچنین برای بررسی اثر پهن-رفت بر روی چنین سیستم هایی پارامتر را تعریف نموده ایم که بیان کننده کسری از انرژی است که با مواد بر روی جسم مرکزی برافزایش می کند. پاسخ های بدست آمده در هر دو مدل یک نقطه حول صوتی را نشان می دهند که این نقطه بطور چشمگیری با قوی تر شدن میدان مغناطیسی چنبره ای به جسم مرکزی نزدیکتر می شود، درحالیکه پارامتر پهن رفت اثری جزئی بر روی آن دارد. همچنین با قویتر شدن میدان مغناطیسی و افزایش پارامتر ابعاد قرص کاهش می یابد و قرص فشرده می شود. در مدل پلی تروپ بصورت تحلیلی نشان داده شده است که سرعت شعاعی تابعی از سرعت آلفن می باشد. در مدل پلی تروپ جریان دارای چرخش دیفرانسیلی می باشد و در تمامی شعاع ها زیرک‍پلری است. در مدل جریان برافزایش با غلبه پهن رفت نیز جریان دارای چرخش دیفرانسیلی می باشد و در نواحی داخلی زیرکپلری و در نواحی خارجی ابرکپلری می باشد.

مدل های تورمی علاوه بر حل مشکلات مدل استاندارد قادر به توجیه شکل گیری ساختارهای موجود در عالم توسط اختلالات اولیه می باشند. بنابراین می توان مدل های تورمی را یکی از موفق ترین مدل های کیهان شناختی عالم اولیه در نظر گرفت. به عنوان مثال پرتوهای تابش زمینه کیهانی می توانند شواهدی از این مدل ها را در خود داشته باشند. اما با این وجود، به علت نارسایی های متعددی که در این مدل ها وجود دارد، مدل های دیگری نقش مکمل را در کنار این مدل کیهان شناختی ایفا می کنند. هدف این پروژه بررسی مدل های تورمی در مدل های جهان شامه ای می باشد. مدل های جهان شامه ای که یکی از مباحث عمیق در کیهانشناخت نوین می باشد، امروزه توجه بسیاری از افراد را به خود جلب کرده است. در این رساله با انتخاب مدل جهان شامه ای dgp ، مدل های تورمی را در حالیکه میدان تورمی اینفلاتون دارای جفتیدگی ناکمینه با گرانش القایی بر روی شامه می باشد، مورد بررسی قرار می دهیم و نتایج کیهانشناختی آن را به تفصیل مورد مطالعه قرار می گیرند. سپس برای داشتن یک مدل کیهان شناسی کامل که در برگیرنده حد بالای انرژی و حد پایین انرژی به طور همزمان باشد، جمله گاوس- بانه را به عنوان تصحیح حد بالای انرژی در کنش توده شامل می شویم. با استفاده از قیدهای ناشی از داده های رصدی می توان به کیهان شناخت جدید و عمیقی در این زمینه دست یافت. در انتها با مطالعه اثرات اختلالی با در نظر گرفتن گرانش القایی اصلاح شده بر روی شامه در حالت مدل تورمی داغ، مطالعه خود را در زمینه مدل های تورمی تکمیل می کنیم.

بهینه سازی در طراحی سوخت ها در سیستم های همجوشی به طریق محصورسازی اینرسی، icf، فرآیند بسیار مهم در سیستم های همجوشی است. در این کار تحقیقاتی، معادلات دینامیکی حاکم بر سیستم همجوشیicf برای قرص سوخت d/3he با ناخالصی6li نوشته شده است. سپس وابستگی بهره سیستم به پارامترهای دما، چگالی و شعاع قرص با حل معادلات دینامیکی به روش رانگ-کوتای مرتبه چهارم بررسی شده است. محاسبات نشان می دهد که به ازای دمای اولیه kev30، چگالی سوخت بزرگتر از gr/cm^2 5000 و نسبت ناخالصی 0/37 بهره ی ماکزیمم، حاصل خواهد شد.

ازمشاهدات اخیربدیهی به نظرمی رسدکه عالم تحت اثرانرژی تاریک باطبیعت فانتومی (انرژی جنبشی آن منفی است ) باشد.یک امکان-ازرفتارسیال فانتومی موثردرکیهانشناسی شامه رخ می دهد.رفتارفانتوم گونه براساس اینکه چگالی انرژی بدون هیچ ماده -فانتومی که ازشرط صفرانرژی تجاوزکند،باانبساط شامه افزایش یابد،تعریف می شود.این تعریف موثردرنقاطی که چگالی انرژی صفرویامنفی-می شود، شکسته می شود.اخیراً نشان داده شده است که درمدل ?dgpمی-توان با اضافه کردن جمله گاوس-بونت درکنش توده، ناحیه فانتوم گونه راافزایش داد.درمدل ?dgp-gb رفتار فانتوم گونه درانتقال به سرخ های کوچکترشکسته می شود.مانشان دادیم،که بااضافه-کردن یک میدان اسکالرناکمینه جفت شده به شامه وگرانش اصلاح شده یf(r)می-توان این شکستگی رااصلاح کردوگذارازخط تقسیمات فانتومی راداشته-باشیم

در فصل اول نگاهی به مدل استاندارد و علی الخصوص بخش هیگزآن داشتیم. سپس با ذکر برخی از ناکارآمدیهای مدل استاندارد در انرژی های بالا،متوجه ضرورت قدم نهادن در حیطه ی ماورای مدل استاندارد شدیم. مدل استاندارد در توصیف ذرات شناخته شده بنیادی بسیار کارآمد است. بخش هیگز مدل استاندارد منشأ جرمدار شدن سایر ذرات در آن می باشد ، منتها این بخش تصحیحات تابشی عظیمی از ذراتی که با آن به طور مستقیم یا غیر مستقیم بر هم کنش دارند، دریافت می کند. که این منجر به واگرایی هایی در جرم ذره هیگز می شود با توجه به این که فرمیون ها و بوزون های پیمانه ای از چنین واگرایی هایی در تصحیحات تابشی مصون می باشند. یافتن تقارنی که ذرات اسکالر را با این ذرات گروهبندی کند، می تواند در بهره مند کردن ذرات اسکالر از این حفاظت مفید باشد. ابر تقارن چنین تقارنی است. نتایجی که از بررسی ابر تقارن بدست می آید ما را به دنبال کردن این مدلِ ماورای مدل استاندارد ترغیب می کند. از جمله ی آنها وحدت جفتیدگی های پیمانه ای در مقیاس انرژی بالا و مقید شدن جرم هیگز ( در حالی که مدل استاندارد هیچ قیدی روی آن وجود نداشت) می باشند. در فصل دوم به معرفی ابر تقارن و تبدیلات ابر تقارنی ، تعریف ابر چندگانه های کایرال و پیمانه ای و بر هم کنش میان آنهاست پرداخته و ذرات ابر تقارنی را معرفی کردیم.در ادامه شکست ابر تقارن را از طریق جملات f و جملات d و جملات نرم در پی گرفتیم. ابر تقارن ، تقارنی میان میدان های فرمیونی و بوزونی است و تبدیلات ابر تقارنی، تبدیلاتی هستند که میدان های فرمیونی (بوزونی) را به میدان های بوزونی (فرمیونی) تبدیل می کنند. ابر چندگانه کایرال ، شامل یک میدان اسکالر اسپین صفر و یک میدان فرمیونی اسپین1/2 ( هر دو بدون جرم می باشد) لاگرانژین برای این میدان ها و بر هم کنش بین آنها از طریق روابط(2-95 ) و(2-43 ) بیان می شود. ابر چندگانه پیمانه ای شامل میدان اسپین1/2 فرمیونی است که با میدان اسپین 1 پیمانه ای (هر دو بدون جرم) جفت شده باشد. لاگرانژین برای این میادین و بر هم کنش بین آنها از طریق (2-128) بیان می شود. اما ترکیب این ابر چندگانه ها و بر هم کنش بین شان ما را به لاگرانژین کلی مدل ابر تقارنی رهنمون می سازد که با (2-141) معرفی می شود. تمامی ذرات مدل استاندارد به جز ذره هیگز کشف شده اند ولی در مدل mssm هنوز هیچ ذره ابر تقارنی کشف نشده است و این نشان دهنده ی این مطلب است که ابر تقارن برای اینکه محقق شود باید یک تقارن شکسته شده باشد.برای شکستن ابرتقارن پتانسیل اسکالر باید مثبت باشد که این مهم از طریق غیر صفر بودن جملهf یا جمله d یا هر دو و یا از طریق اضافه کردن جملات صریح شکست ابر تقارن تأمین می شود. در فصل سوم توجه خود را معطوف به بخش هیگز ابر تقارنی کردیم و جرم هایی را برای این ذره در مدل mssm بدست آوردیم. در انتهای این فصل با مشکلی به نام مسأله میزان سازی در mssm مواجه شدیم که ما را به ضرورت گام نهادن در حیطه ای ماورای mssm رهنمون ساخت با توجه به لاگرانژین (2-118) می توانیم بخش هیگز و علی الخصوص پتانسیل هیگز را جدا کنیم .در این صورت به رابطه ی (3-4) می رسیم. سپس با توجه به این پتانسیل می توانیم ماتریس جرمی مربوط به بخش های مختلف باردار و خنثی (موهومی و حقیقی) را بدست آورده از طریق قطری سازی این ماتریس های جرمی ویژه مقادیر (جرم ذرات هیگز) را بدست آوریم. پس از انجام این کار در می یابیم که جرم ذره هیگز در mssm دارای قید بوده از مقیاس الکتروضعیف می باشد و این نکته جزء مزایای mssm بر مدل استاندارد به شمار می آید.در انتها می بینیم که به دست آوردن جرم برای ذره هیگز در این مقیاس انرژی به نوعی میزان سازی نیازمند است که علی رغم نقطه قوت قبل نوعی ضعف برای این مدل به حساب می آید. در فصل چهارم مشکلاتی که در mssm با آن مواجه می شویم را معرفی کرده و در معرفی راهکار برای حل این مسائل به مدل های ماورای mssm می رسیم. پارامتر?_0 در مدل mssm دارای هیچ محدودیتی در مقدار نمی باشد. در حالی که با توجه به برخی ملاحظات در می یابیم که باید از مقیاس الکتروضعیف باشد و این نوعی تضاد است. ایده اصلی برای به دام انداختن این پارامتر این است که آن را به صورت یک مقدار انتظاری خلأ در نظر بگیریم این کار با معرفی میدان اسکالر جدید s از طریق مدل های ماورای mssm حاصل می شود. مدل nmssm مدلی است که این میدان اسکالر هم به صورت خطی و هم به صورت مکعبی لحاظ شده است. علت وجود جمله ی مکعبی بر هم زدن تقارن pq در nmssm در مشابهت با مدل mssm می باشد. فصل پنجم ، فصلی است که کارهای اساسی و محاسبات ما در آن صورت گرفته است در این فصل به معرفی دو مدل جدید ناپایدار می پردازیم. این دو مدل توصیف خوبی از فاز کنونی و فاز آینده بدست می دهند. کارکرد اساسی ما در این فصل یافتن مقادیری از خلأ هیگز است که نشان دهنده ی گذار گرما ده از فاز کنونی به فاز ابر تقارنی در حد tan? بزرگ باشد. گذار مطلوب از فاز کنونی (فازی که ابر تقارن و الکترو ضعیف آن شکسته شده اند) به فاز نهایی (فاز ابر تقارنی دقیق که در آن تقارن الکتروضعیف شکسته شده باشد) گذاری گرماده است چرا که طبق پایستگی انرژی نیاز به منبع انرژی نخواهیم داشت .در مدل ناپایدار با تقارن میرور با بررسی در می یابیم که یافتن مینیمم که توصیف کننده ی فاز کنونی باشد و گذار گرماده را ممکن سازد در حد <h_(u )>=<h_d>=?_0 امکان پذیر نمی باشد. در مدل بدون تقارن آینه ای هم ، چنین حالت مشابهی رخ می دهد. اما در مدل بدون میرور جستجو برای مینیمی که چنین گذاری را امکان پذیر کند در حد h_d>?<h_d>> قبلاً بررسی شده و این جستجو نتایج مثبتی را هم در برداشته است . عملکرد ما در این پروژه منجر به یافتن نتایج زیر شده است: یافتن محدوده ی? ? برای جواب ابرتقارن شکسته شده بدون ewsb در مدل بدون تقارن آینه ای و نشان دادن مینیمم نادرست برای نقطه s_0=?^2??2??_0 در جواب ابرتقارن شکسته شده با ewsb مدل میرور بود. علاوه بر این ما توانستیم به معرفی مینیمم صحیح در مدل میرور با اضافه کردن جملات نرم جرمی دست یابیم و نشان دهیم که برای مقادیر انتظاری خلأ متفاوت <h_d>, <h_(u )> می توانیم گذاری گرماده به فاز ابر تقارنی آینده داشته باشیم .جدول های (5-3 و5-2) موفقیت ما را در معرفی این مینیمم نشان می دهند.