Spin dynamics in gravitational fields of rotating bodies and the equivalence principle
讨论了旋转源的引力场中带自旋粒子的量子动力学和经典动力学。得到了描述弯曲时空中经典自旋运动的相对论性方程。我们证明了经典自旋的进动与弯曲时空中Dirac粒子的Foldy-Wouthuysen方法导出的量子自旋的运动完全一致。我们表明，进动效应的关键取决于一个四分体的选择。所获得的结果进行了比较，早期的计算不同的四分体计。
2009-09-12 gr-qc hep-th
Extended bodies in a Kerr spacetime: exploring the role of a general quadrupole tensor
在Mathisson-Papapetrou-Dixon模型的框架下研究了Kerr时空中扩展体的赤道运动，包括四极张量的全部有效分量.相关方程的数值积分显示了质量和电流四极矩分量的具体作用。虽然大多数关于这一主题的文献仅限于自旋诱导（纯电）四极张量，本分析突出了一个完全通用的四极张量的动态效果。磁性部件的贡献确实与许多有趣的特征有关，例如，增强的轨道向内/向外螺旋行为和类似自旋翻转的效应，这可能有观测对应物。最后，通过具体算例讨论了Mathisson-Papapetrou-Dixon模型的有效性极限.
2014-08-23 gr-qc
Quadrupole effects on the motion of extended bodies in Schwarzschild spacetime
在史瓦西背景下，在狄克逊模型和某些限制（自旋和四极张量的恒定坐标系分量，质心沿圆形轨道移动等）内，研究了扩展体直到四极结构的运动。我们发现了一些有趣的情况下，从测地线运动的偏差，由于粒子的内部结构，可以产生可测量的效果。然而，标准的时钟效应，为一对共同/反向旋转的机构自旋上/下是不修改的四极结构的粒子。
2009-10-15 gr-qc
Constraining the electric charges of some astronomical bodies in Reissner-Nordstrom spacetimes and generic r^-2-type power-law potentials from orbital motions
我们对某些天文学和天体物理学物体的净电荷Q施加了与模型无关的动力学约束，方法是假设它们的外部时空由Reissner-Nordstroem度规描述，这会导致一个额外的势U_RN \propto Q^2 r^-2。我们的结果也可以推广到其他假设的幂律相互作用，这些相互作用也会导致额外势U_pert = r^-2（略）。
2012-04-26 gr-qc hep-ph physics.space-ph
Spin dynamics of moving bodies in rotating black hole spacetimes
研究了旋转黑洞（Kerr、Bardeen-like和Hayward-like）时空中自旋测试体的动力学。在Kerr时空中，所有的球形轨道，变焦旋转和未绑定的轨道被数值考虑。在高自旋情况下，由于自旋-曲率耦合作用，在自旋进动角速度的谐波演化中发现了振幅调制。沿着所讨论的变焦旋转和无约束轨道，测试体接近中心，以至于它通过能层。在能层附近和内部，自旋方向的变化可以非常迅速。自旋-曲率耦合的影响也进行了研究。初始值的选择是这样的，即物体和它的自旋分别在坐标空间和共动坐标系的赤道平面内运动。因此，当轨道和自旋矢量离开赤道平面时，可以观察到明显的自旋-曲率耦合效应。还考虑了自旋进动角速度和自旋矢量的Boyer-Lindquist坐标分量的演化中的附加效应。最后，对于不同的规则黑洞，自旋-曲率耦合对轨道和自旋演化的影响不同。
2022-02-09 gr-qc
Dynamics of quadrupolar bodies in a Schwarzschild spacetime
本文在Schwarzschild背景下，根据Dixon模型，研究了具有多极结构的扩展体的动力学行为，扩展了前人的工作。在四极张量坐标系分量不变和质心运动限制在赤道面上的简化假设下，对整个演化方程组进行了数值积分，自旋矢量与之正交。运动方程也在与自旋和四极子有关的特征长度尺度的小值的限制下解析求解。背景曲率特征长度。结果是定性和定量不同于以往的分析只涉及自旋结构。特别是，四极子的存在被证明是负责非零自旋角动量的开始，即使最初不存在。
2014-08-22 gr-qc
Generalized Carter constant for quadrupolar test bodies in Kerr spacetime
本文证明在Kerr时空中，具有黑洞自旋诱导四极耦合的自旋试验体存在一个广义Carter常数，该常数在自旋二阶微扰下守恒；但对中子星等一般致密天体的四极耦合，证明此类守恒量不存在。
2023-10-26 gr-qc
Extended bodies with spin induced quadrupoles on circular equatorial orbits in Kerr spacetime
本文研究Kerr时空中自旋诱导四极矩的扩展测试体在圆赤道轨道上的运动，基于MPD方程，采用两种自旋补充条件，给出了轨道频率并建立了四速度-四动量关系。
2023-06-20 gr-qc
Anisotropic cubic curvature couplings
为了补充最近的工作，在引力时空对称性的测试，立方曲率耦合使用时空对称性破缺的有效场论描述进行了研究。相关的质量维8系数洛伦兹破坏研究不会导致任何线性化的重力修改，而是揭示在第一个非线性项在一个平坦的背景周围的时空膨胀。我们考虑引力辐射通过一个二元系统的能量损失的影响，我们研究两体轨道摄动使用后牛顿度规。一些效应取决于源和测试物体的内部结构，从而打破了自引力物体的弱等效原理。这些系数可以在太阳系统测试中测量，而脉冲双星系统和短程重力测试特别敏感。
2016-07-31 gr-qc hep-th
Quadrupole effects on the motion of extended bodies in Kerr spacetime
根据狄克逊模型，在克尔背景下研究了具有偶极和四极结构的物体的运动，扩展了以前在史瓦西背景下所做的分析。在自旋和四极张量的坐标系分量均为常数的简化假设下，在质心沿赤道圆轨道运动，四个总动量与之一致的条件下，求解了整个演化方程，发现由于天体内部结构的原因，天体的运动偏离了测地线，导致了可测量的效应.假设银心是一个克尔超大质量黑洞，讨论了对绕银心运行的密近双星系统轨道周期测地值的修正.
2009-10-15 gr-qc
Deviation of quadrupolar bodies from geodesic motion in a Kerr spacetime
根据Mathisson-Papapetrou-Dixon模型，在Kerr背景下研究了具有多极结构的扩展体的世界线到质量四极矩的测地运动偏离。四极张量的性质通过识别进入运动方程的相关分量来澄清，从而导致有效四极张量的定义共享其自身的代数对称性，但也服从Mathisson-Papapetrou-Dixon模型本身所暗示的那些。然后，在与背景曲率相关的特征长度尺度的小值的限制下，并在对物体的结构和运动的特殊假设下，与自旋和四极变量相比较，解析地求解运动方程。由此产生的准圆形轨道参数化的开普勒式的形式，使时间，径向和方位角偏心率以及半长轴，周期和近星点的进步明确计算和表示的规范不变变量在弱场和慢运动限制。一个同伴的运动方程的数值研究也进行。
2013-11-29 gr-qc
Spinning bodies and the Poynting-Robertson effect in the Schwarzschild spacetime
史瓦西时空中的自旋粒子由于其自旋而偏离测地线行为。当测试辐射场叠加在史瓦西背景上时，无自旋粒子也偏离测地线行为：实际上与辐射场的相互作用，即，辐射的吸收和再发射导致了一种类似摩擦的阻力，这种阻力是牛顿引力中已经存在的众所周知的效应，即坡印廷-罗伯逊效应。在这里，坡印廷-罗伯逊效应扩展到自旋粒子的情况下，通过修改Mathisson-Papapetrou模型描述的自旋测试粒子的运动，占辐射力的贡献。所得方程的数值积分和一些典型的轨道与无自旋的情况下进行了比较。此外，自旋和辐射力之间的相互作用进行了讨论，通过分析偏离圆测地线运动的赤道平面上的贡献时，由于辐射也可以被视为一个小扰动。最后，从测地半径的径向变化量的估计被证明是可测量的原则。
2011-07-14 gr-qc
The effects of Chern-Simons gravity on bodies orbiting the Earth
弦论的一个可能的低能结果是在广义相对论的标准爱因斯坦-希尔伯特作用量上增加了一个陈-西蒙斯项。可以说，精粹场应该耦合到这个陈-西蒙斯项，如果是这样的话，它在线性化理论中驱动了引力电场和引力磁场之间的宇称破坏相互作用。在本文中，线性化时空的陈-西蒙斯引力围绕一个巨大的旋转体被发现，包括新的修改的重力磁场，没有出现在以前的工作。在此时空中的测试机构和陀螺仪的进动的轨道进行了计算，导致新的约束的陈-西蒙斯参数空间，由于目前的卫星实验。
2008-01-08 astro-ph gr-qc hep-ph
On the construction of global models describing rotating bodies; uniqueness of the exterior gravitational field
分析了建立孤立轴对称旋转体平衡状态整体模型的问题。有人声称，无论何时，只要通过给出物体极限表面上的边界数据并在物体内部和外部积分爱因斯坦方程来构造全局时空，问题就变得超定。类似地，当描述物体内部的时空被明确给出时，寻找外部真空解的问题就变得超定了。我们将详细讨论要遵循的程序，以建立一个给定的，但任意分布的物质的外部真空场。最后，利用真空方程组的调和映射形式和由匹配给出的边界条件，证明了外部真空引力场的唯一性.
1998-06-24 gr-qc
Hidden Symmetry of Higher Dimensional Kerr-NUT-AdS Spacetimes
众所周知，四维Kerr-NUT-AdS时空具有与Killing-Yano张量相关的隐藏对称性。这个张量是“普适的”，因为存在坐标，它不依赖于度规的任何自由参数。最近，人们得到了Einstein方程的一般高维Kerr-NUT-AdS解。我们证明，所有这些度量与任意旋转和NUT参数承认一个通用的Killing-Yano张量。我们给出了一个明确的介绍Killing-Yano和Killing张量，并简要讨论了它们的性质。
2006-12-28 gr-qc hep-th
Asymptotic structure of the gravitational field in five spacetime dimensions: Hamiltonian analysis
我们发展了更高时空维度$D$中引力渐近性质的分析，特别强调了$D=5$的情形。我们的方法处理空间的无穷大，是哈密顿的。证明了非线性实现的渐近对称代数BMS $_5$包含四重角相关超平移族.研究了这类非线性代数的结构，构造了Poincaré子代数线性实现的表示。研究了能量的不变性。最后给出了关于高维$D \geq 6$的结论性意见。
2022-06-21 gr-qc hep-th
Extended bodies with quadrupole moment interacting with gravitational monopoles: reciprocity relations
本文研究了具有质量和质量四极矩的准球形源的静态引力场的爱因斯坦方程的精确解。它属于外尔类的解决方案，并减少到史瓦西解决方案时，四极矩为零。研究了该时空中类时圆轨道（包括测地线）的几何性质。此外，还讨论了Schwarzschild黑洞的引力场中，具有质量和质量四极矩的扩展体在准球源时空中的测地运动与Dixon模型中的非测地运动之间的比较.得到了源参数和粒子参数之间的某些“互易关系”，进一步论证了扩展体狄克逊模型在广义相对论中的可接受性。
2009-10-15 gr-qc
Origin of primeval seed magnetism in rotating astrophysical bodies
我们证明了原始种子磁场的产生是由于旋转天体弯曲时空中惯性系的拖曳引起的费米子自旋简并破缺。这种种子磁场甚至会由于电中性的费米子（如中子）而产生。作为一个例子，我们表明，一个理想的中子星旋转在$500$每秒，具有质量$0.83$ M $_{\odot}$和描述的一个系综的简并中子，将有$0.12$高斯种子磁场在其中心产生的自旋简并打破。
2023-01-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Symplectic mechanics of relativistic spinning compact bodies II.: Canonical formalism in the Schwarzschild spacetime
本文在史瓦西时空中构建了包含线性自旋修正的正则坐标系，推广经典 Andoyer 变量，给出作用量-角度坐标与规范不变频率的显式公式，并验证了圆轨道情形下的有效性。
2024-11-20 gr-qc nlin.SI
Adiabatic theory of motion of bodies in the Hartle-Thorne spacetime
在绝热理论的框架下，研究了实验粒子在旋转变形物体的引力场中的运动。为此，在绝热理论有效的后牛顿近似中采用了写在调和坐标中的Hartle-Thorne度规。由此得到了在旋转变形物体赤道面上运行的试验粒子的近日点位移公式。基于近日点位移的表达式，我们证明了叠加原理对于引力源质量、角动量和四极矩的单独效应是有效的。由此得出的公式适用于太阳系的内行星。结果与观测数据吻合良好。结果还表明，与太阳的角动量和四极矩有关的修正对近日点位移的影响很小。总的来说，它表明，绝热理论，随着其简单性，导致正确的结果，在极限情况下，对应于文献中报道的。
2022-05-09 gr-qc math-ph math.MP
Local Description of Decoherence of Quantum Superpositions by Black Holes and Other Bodies
本文提出黑洞导致量子叠加态退相干的局域描述方法，通过实验室内部量子场两点函数阐释退相干源于极低频霍金量子，并计算了不同真空和时空下的退相干差异及模拟黑洞退相干的物质体条件。
2025-08-25 gr-qc hep-th quant-ph
The motion of test bodies with microstructure in gauge gravity models
我们报告的极-偶极粒子的运动方程的显式形式的一个非常大的类的引力理论。在非黎曼框架中导出的方程允许一个统一的描述几乎所有已知的引力理论。传播方程的多极展开法的帮助下，从守恒定律，遵循诺特定理。众所周知的广义相对论的传播方程，例如，如Mathisson和Papapetrou给出的，代表了我们一般框架中的一个特例。我们的形式允许直接识别规范重力模型中的物质流和重力场强度之间的耦合。特别是，它说明了需要与微观结构的非黎曼时空几何检测的问题。
2009-04-02 gr-qc hep-th
Bobbing and Kicks in Electromagnetism and Gravity
我们研究系统类似的二元黑洞的自旋，以获得一些洞察的起源和性质的“bobbing”运动和“踢”，发生在这个系统。我们的基本工具是一个一般的形式主义，用于描述扩展的测试机构在弯曲时空的外部电磁场中的运动，并可能受到其他力量。我们首先表明，正是在数值模拟中观察到的类型的双黑洞系统的摆动发生在一个简单的系统，由两个旋转的球连接的弹性带在平坦的时空。这种摆动可以被理解为由旋转体的“实验室坐标系质心”和其真实的质量质心之间的差异引起的，并且纯粹是“运动学的”，在这个意义上，它将出现而不管将两个旋转体保持在轨道上的力如何。接下来，我们发展出精确的规则，将平坦时空中的带电物体在静止外部电磁场中的运动与弱弯曲静止时空中的物体运动联系起来。然后，我们考虑的系统由两个轨道电荷的磁偶极矩和自旋的近似水平对应于1.5后牛顿秩序。在这里我们发现，物体和电磁场之间交换了大量的动量;然而，物体完全将这种动量存储为“隐藏的”机械动量，因此这种交换不会引起任何净波动。发生的净浮动是由于纯粹的运动学自旋效应，因此，我们认为，电磁双星的净浮动是不相关的可能踢。我们相信这个结论在引力的情况下也成立。
2010-04-27 gr-qc physics.class-ph
Extended-body effects in cosmological spacetimes
我们研究了平坦Friedmann-Robertson-Walker时空中扩展测试体的动力学。它表明，这样的对象通常可以改变其惯性质量，自旋和质心轨迹纯粹通过使用内部变形。这些效应中有许多没有牛顿的类似物，尽管存在与背景的平移和旋转对称性相关的守恒动量，但它们仍然存在。
2007-10-02 gr-qc
Symplectic mechanics of relativistic spinning compact bodies. III. quadratic-in-spin integrability in Type-D Einstein spacetimes: persistence and breakdown
Université de Caen Normandie, ENSICAEN, CNRS/IN2P3, LPC Caen UMR6534（卡昂诺曼底大学）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）；Université Libre de Bruxelles, International Solvay Institutes（布鲁塞尔自由大学）
研究四维爱因斯坦时空中自旋致密天体动力学在自旋二次项的可积性，在特定框架下建模，对κ = 1建立可积性并构造相关积分，κ≠1时可积性破坏，结果经协变和数值验证，表明可积性可拓展且自旋诱导四极矩是致密天体结构关键探针。
2026-07-21 gr-qc nlin.SI
Motion of Small Bodies in Classical Field Theory
我展示了优先级如何使用R。瓦尔德在广义相对论中关于测地运动的理论可以推广到四维时空中度量场和其他张量场的经典场论，这些场1）是二阶的，2）是从一个自同态协变的拉格朗日量导出的。该方法是考虑一个参数家庭的解决方案，满足一定的假设，旨在反映存在的身体的大小，质量和各种费用同时缩放到零的场方程。(That这样的解的存在对我们的结果所适用的理论类别施加了进一步的限制。）假设只适用于物体外的时空区域，因此结果既适用于黑洞，也适用于普通物体。由收缩、消失的天体“留下”的世界线被解释为它的最低阶运动。这个世界线的方程来自于理论的“比安奇恒等式”，除了二阶外，没有使用场方程的任何性质。因此，一个理论的力定律的形式只取决于它的各种张量场的秩，而场方程只与从外场确定特定物体的电荷有关。我明确地推导出标量场和矢量场情况下的力定律（和质量演化定律），并给出高阶情况下的配方。注意，矢量力定律相当复杂，只有在麦克斯韦规范对称性存在的情况下才能简化为洛伦兹力定律。结果的例子应用是超越牛顿极限的“变色龙”物体的运动，以及（经典）非阿贝尔规范理论中物体的运动。我还对标度在物体运动普遍性的出现中所起的作用作了一些评论。
2010-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Prospects of detecting spacetime torsion
如何检测时空扭曲？本文为回答这一问题提供了理论依据。给出了在容许挠率的时空中具有非最小耦合的一类非常一般的引力理论的多极运动方程。我们的研究结果提供了一个框架，系统测试的整个类的理论与扩展的测试机构的帮助。非最小理论的一个令人惊讶的特征是，即使在用普通（非微结构）测试物质进行的实验中，它们对时空扭曲的潜在敏感性。
2014-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Neutrino flavor oscillations in a rotating spacetime
研究了弱引力极限下旋转时空中中微子轨道在赤道平面内的中微子振荡。使用克尔度规的渐近形式，我们表明，旋转的引力源非平凡修改中微子相位。我们发现，当中微子产生于角动量为非零的黑洞附近（仍处于弱引力极限）并在同一侧被探测到时，其振荡几率与Schwarzschild时空中的相应结果有很大的偏差，非透镜中微子此外，对于一个给定的引力体和几何参数，每个能量标度都存在一个距离标度（反之亦然），之后中微子相的转动贡献变得很重要。利用太阳大小的引力体对中微子的单边传播进行数值分析，发现引力体的微小旋转也能显著改变位于地球上的探测器探测到的中微子味的存在或出现事件。这些效应预计将是突出的宇宙学/天体物理学的情况下，中微子旅行过去的许多（旋转）引力机构和大的距离。因此，在分析振动数据时，必须考虑所有这些物体的转动效应。
2022-10-31 gr-qc hep-ph hep-th
Equations of motion in gravity theories with nonminimal coupling: a loophole to detect torsion macroscopically?
本文导出了在容许挠率的时空中具有一般非极小耦合的引力理论的多极运动方程。我们非常普遍的发现允许通过扩展的测试主体对整个理论类进行系统的测试。非极小理论的某些子类的一个独特的特征是，即使在没有微结构测试物质的实验中，它们也对后黎曼时空结构敏感。
2013-09-16 gr-qc hep-th
Spacetime states and covariant quantum theory
在通常的表述中，经典力学似乎赋予时间一个非常特殊的角色。但是，众所周知，力学可以用公式表示，以便在扩展的位形空间中，把时间变量与其他变量放在同样的基础上来处理。这样的协变公式对于相对论引力系统来说是很自然的，在那里广义协变与首选物理时间变量的概念相冲突。反过来，量子力学的标准表述又赋予了时间一个非常特殊的角色，这给量子引力带来了众所周知的困难。（正则）量子力学是否存在协变形式？我们观察到，时间在量子理论中的优先作用是一种理想化的结果：测量是瞬时的。放弃这种理想化，正则量子理论可以得到协变形式。由非瞬时测量制备的状态被描述为“时空拖尾状态”。这个理论可以用这些状态来表述，而不涉及任何特殊的时间变量。量子动力学表示的传播子，协变定义的扩展配置空间上的对象。
2002-03-22 gr-qc
General theory of swimming in curved spacetimes
本文建立弯曲时空中游泳的协变理论，将广义相对论中轻质铰接物体的运动映射为狭义相对论问题，并证明快速周期下的简单几何相位位移仅在特殊条件下成立。
2025-06-10 gr-qc
Precisely computing bound orbits of spinning bodies around black holes II: Generic orbits
在本文中，我们继续研究自旋测试体绕克尔黑洞的运动。非旋转的测试物体遵循它们在其中运动的时空的测地线。一个测试物体的自旋耦合到该时空的曲率，引入一个“自旋曲率力”，将物体的世界线推离测地线轨道。自旋曲率力是后测地线效应的一个重要例子，必须仔细建模，以准确描述绕黑洞运行的物体的运动。这项工作的动机之一是了解如何将这种效应纳入恒星质量体螺旋进入大质量黑洞产生的引力波模型中。在本文的前身，我们描述了一种技术，用于计算绑定轨道的旋转机构周围的黑洞的频域描述，可以非常精确地解决。在这篇论文中，我们提出了我们的方法的概述，以及目前的结果，轨道是偏心和近赤道（即，轨道的运动不超过偏离赤道平面的$\mathcal{O}(S)$）。在本文中，我们将这一提法完全通用的情况下-轨道是倾斜和偏心的，与小机构的自旋任意取向。我们计算这些轨道遵循的轨迹，并计算小天体的自旋如何影响重要的量，如可观测的轨道频率$Ω_r$，$Ω_θ$和$Ω_ϕ$。
2022-03-22 astro-ph.HE gr-qc
On the shape of bodies in General Relativistic regimes
轴对称时空的分析，无论是动态的还是静态的，通常都是在约化空间中进行的。我们在这里证明了现状空间的稳定性，并使用它与最小曲面技术来约束广义相对论体的形状，在他们的能量和旋转。这些约束在本质上不同于特定物质体可能具有的机械限制，并且其可以禁止例如旋转速度超过一定速率（之后该物体分裂）。相反，我们描述的关系是基本的，适用于所有物体，尽管它们只在广义相对论体系中有用。对于中子星，它们接近于最优，虽然这些星的精确模型显示出更严格的约束，但我们的结果是有意义的，因为它们不依赖于状态方程。
2014-06-26 gr-qc
Propagation equations for deformable test bodies with microstructure in extended theories of gravity
利用诺特定理所得到的守恒律，导出了度量仿射引力中的运动方程。结果以度量-仿射引力中物质源多极分解的传播方程的形式给出，即，正则能动量流和超动量流。特别是，传播方程允许在这个广义引力理论的测试粒子的运动方程的推导，并允许直接识别的物质流和规范重力场强度的理论，即，曲率，扭转和非度量之间的耦合。我们证明，可能的非黎曼时空几何只能检测的帮助下，测试机构，形成的物质与微观结构。普通的引力物质，即，没有微观内部自由度的物质，只能探测黎曼时空几何。从而推广了广义相对论和庞加莱规范理论的已有结果。
2009-03-30 astro-ph gr-qc
Tidal Disruption of Blanets by Supermassive Black Holes: From Test Particles to Planetary-Mass Bodies in Kerr Spacetime
Department of Physics, Kirori Mal College, University of Delhi（德里大学科里马尔学院物理系）
研究克尔时空中行星级天体（blanet）与超大质量黑洞相遇产生的潮汐瓦解事件，推导了潮汐半径和Hills质量，发现其可观测性远超恒星TDE，并分析了轨道稳定性及引力波信号。
2026-09-15 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Parametrization of singularities of the Demiański-Newman spacetimes
本文提出了轴对称爱因斯坦方程的Demiagenski-Newman（DN）解的一种新的表示。我们引入了新的无量纲参数$p$，$q$和$s$，但保留了Ernst方法中用于Kerr度规的Boyer-Lindquist坐标变换.研究了DN度规族，证明了$s$的主要作用是确定奇异性，而奇异性是通过计算黎曼张量分量和曲率不变量得到的.因此，$s$揭示了它本身是内遍历层上奇异环的参数。
2000-12-01 gr-qc
Geometric Buoyancy-like Effects of Static Structures with Internal Stress in Schwarzschild Spacetime
Tomonaga Center for the History of the Universe, Institute of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba（筑波大学纯科学与应用科学研究所东正宇宙史中心）
研究在Schwarzschild时空中的静态结构如何通过内部应力产生类似浮力的力，揭示了曲率梯度空间中扩展体动力学的新方面。
2026-04-20 gr-qc
Boundary divergences in vacuum self-energies and quantum field theory in curved spacetime
众所周知，量子场的边界条件在边界附近产生重整化能量动量张量的发散。虽然与计算不同物体之间的卡西米尔力无关，但自能耦合到引力，并且发散原则上可能产生大的引力效应。我们提出了一个分析的背景下，在弯曲空间的量子场论的问题。我们的模型由一个量子标量场耦合到一个经典场，在一定的限制，施加Dirichlet边界条件的量子场。我们表明，该模型是重整化的，并在重整化的能量动量张量的分歧消失足够光滑的接口。
2011-10-17 gr-qc hep-th quant-ph
Weak equivalence principle for self-gravitating bodies: A sieve for purely metric theories of gravity
我们提出了自引力试验体的几乎测地线运动作为引力度量理论中一个可能的选择规则。从一个启发式的声明，“引力弱等效原理”，我们建立了一个正式的，可操作的测试能够探测的有效性的原则，任何度量理论的重力，在任意数量的时空维度。我们表明，如果理论承认一个适定的变分公式，这个测试挑出只有纯粹的度量引力理论。这个结论重现了广义相对论（也有宇宙学常数项）和标量张量理论的已知结果，但也扩展到了有争议或未知的情况，如f（R）和Lanczos-Lovelock理论。因此，我们提供了超越标准方法的新工具，后者是不确定的或不适用的。
2014-04-11 gr-qc
Self-forces on static bodies in arbitrary dimensions
我们推导出精确的表达式的标量和电磁自作用力和自转矩作用在任意静态扩展机构在任意静态时空与任何数量的维度。非微扰，我们的结果在所有维度上都是相同的。然而，有意义的点粒子极限在不同的维度上是完全不同的。这些限制的定义和评估，导致简单的“正则化算法”，可以用于具体的计算。在这些限制，自我相互作用被证明是越来越不重要的，在更高数量的维度，它一般竞争的幅度越来越高的高阶扩展体效应。相反，我们表明，自相互作用的影响可以是相对较大的$1+1$和$2+1$尺寸。我们做这项工作的动机是双重的：首先，没有以前的推导自作用力已提供任意的尺寸，和启发式的论点提出了不同的作者导致了相互矛盾的结论。第二，在任意维度的静态自作用力问题提供了一个有价值的试验平台，以继续发展一般的，非微扰的方法在运动理论。在这个方向上获得了一些新的见解，包括显着提高了对重整化过程的理解。我们还表明，有相当大的自由度，使用不同的“有效领域”的运动定律-自由，可以利用，以最佳方式简化特定的问题。不同的选择会产生不同的惯性、引力、电磁力或标量自作用力，但从某种意义上说，这些量中没有一个是可以单独实验的。然而，某些组合是可以观察到的，并且在所有可能的域重定义下它们保持不变。
2016-02-29 gr-qc hep-th
Horizons, holography and condensed matter
全息对应在经典引力物理学和强相互作用量子场论的动力学之间建立了一个接口。本章将把带电的、渐近的反德西特时空的物理学与凝聚态的低温临界相的现象学联系起来。引力和场论系统的共同基本特征将是相互联系的。首先，在最低能量尺度下的紧急标度对称性在时空的内部“近视界”区域表现为紧急等距性。第二，场理论区分分形相和介子相，表现为时空中是否存在带电视界。立足于这两个特征的观点允许统一呈现“全息超导体”、“电子星”和“带电电子时空”。
2011-07-08 cond-mat.str-el gr-qc hep-th
Lorentz Covariant Theory of Light Propagation in Gravitational Fields of Arbitrary-Moving Bodies
建立了光在N体系统（弱）引力场中传播的洛伦兹协变理论。该理论是基于Lienard-Wiechert介绍的度量张量。应用了一种根据延迟时间参数积分轻粒子运动方程的新方法。在一个关于万有引力常量G的线性近似下，用光传播方程进行积分，进而得到了光线受扰轨迹的切矢量的一个延迟时间瞬变函数表达式。导出了相对论性时间延迟、光偏转角和引力红移的一般表达式。他们推广了以前已知的结果的情况下，静态或均匀运动的机构。最重要的应用理论给出。其中包括引力透镜方程中速度相关项的讨论、双星中的Shapiro时间延迟以及太阳系非平稳引力场中射电和光学天体测量数据处理的广义相对论算法的精确理论公式。最后，制定了未来的理论工作是重要的天体物理应用的建议。
1999-09-11 astro-ph gr-qc physics.optics
Torsion fields generated by the quantum effects of macro-bodies
我们通过假设所有物质（包括宏观物体）都具有量子效应来推广爱因斯坦的广义相对论（GR）。一个合适的理论来完成这一任务是规范理论重力（GTG）的剑桥小组开发。GTG是一种"自旋-扭转”理论，根据该理论，引力效应由一对定义在平坦闵可夫斯基背景时空上的规范场来描述。物质的内容完全由狄拉克旋量场描述，物质的量子效应被确定为由旋量场导出的自旋张量。物质自旋的存在导致了在时空上定义的挠率场。挠率场起着玻姆量子势的作用，玻姆量子势是一种排斥力，而引力势是吸引力。等效原理在这个理论中仍然是必不可少的，因此GR被降级为局部近似理论，其中量子效应（扭转）可以忽略不计。作为一个玩具模型，我们假设宏观物质的内容可以描述的协变狄拉克方程，并将此理论应用到最简单的径向对称和静态引力系统。因此，凭借宇宙学原理，我们被引导到一个静态的宇宙模型，其中哈勃红移产生于扭转场。
2022-12-13 astro-ph.CO gr-qc
Extended-body motion in black hole spacetimes: What is possible?
自由落体在广义相对论中只是近似普适的。不同的延伸体可以以不同的方式下落，这取决于它们的内部动力学。然而，它们运动的某些方面是普遍的。本文研究了真空D型时空中伸展体运动的普适约束。工作在四极近似，我们表明，除了（以前已知的）由Killing矢量施加的约束，两个组件的引力矩必须消失。此外，在物体四极矩的十个分量中，有四个分量被发现是不相关的，两个分量只影响力，其余四个分量既影响力又影响力矩。作为一个应用程序，我们考虑的能力，一个假设的航天器控制其运动，通过控制其内部结构。在史瓦西时空中，这样的航天器可以控制自己的质量，这样做，它可以稳定不稳定的轨道，脱离束缚轨道，等等--所有这些都不需要火箭。
2020-12-22 gr-qc
On Effective Spacetime Dimension in the Hořava-Lifshitz Gravity
在这篇手稿中，我们明确地计算了时空的有效维数在某些背景下的Hoenava-Lifshitz（H-L）引力。对于所考虑的所有情况，结果都与将时空降维为高能（紫外线极限）下的$d+1=2$（这已由其他量子引力方法证实）以及低能量（红外线极限）下的$d+1=4$兼容。这是通过计算无质量标量场和规范场的自由能得到的。我们发现背景的唯一影响是改变了内能和温度之间的比例常数。首先，我们考虑的非微扰和微扰模型涉及的物质作用，没有引力源，但与明显的时间和空间对称性破缺，以计算修改的Stephan-Boltzmann定律。当考虑引力时，我们假设有一个质量为$M$、半径为$R$的球形源，它与辐射处于热平衡，并考虑了Kehagias-Sfetsos（K-S）在弱场和强场近似下的H-L理论的静态球对称解。作为副产品，对于弱场制度，我们使用当前太阳辐射测量的不确定性来建立对K-S解的$ω$自由参数的约束。我们还计算了修正，由于重力，最近预测的吸引力，黑体施加在附近的中性原子和分子。
2015-05-22 gr-qc hep-th
Chaotic dynamics of pulsating spheres orbiting black holes
本文利用Dixon形式体系和Melnikov方法，证明在包括Reissner-Nordström和Ayón-Beato-García黑洞在内的球对称时空中，具有振荡半径的脉动球体可呈现混沌运动。
2024-09-23 gr-qc nlin.CD
The History and Present Status of Quantum Field Theory in Curved Spacetime
弯曲时空中的量子场论是这样一种理论，其中物质完全按照量子场论的原理来处理，而引力则按照广义相对论来经典地处理。它不被期望成为一个精确的自然理论，但当引力本身的量子效应不起主导作用时，它应该提供一个很好的近似描述。霍金对黑洞产生粒子的计算为该理论提供了一个主要的推动力，表明黑洞作为完美的黑体辐射。在过去的30年里，在弯曲时空中给出严格的量子场论的数学公式方面取得了相当大的进展。关于理论表述的主要原则问题来自于缺乏庞加莱对称性和缺乏首选真空态或首选“粒子”概念。到20世纪80年代中期，人们已经理解了如何免费克服所有这些困难（即，非自相互作用）量子场，通过代数方法制定理论，并将注意力集中在局部场的可观测性上，而不是“粒子”的概念。然而，这些想法本身并不足以表述相互作用的量子场论，即使是在微扰的水平上，因为闵可夫斯基时空中的标准重整化公式严重依赖于庞加莱不变性和庞加莱不变性真空态的存在。然而，在过去十年中，取得了很大的进展，主要是由于“微观局部分析”方法被引入理论。本文将描述该主题的历史发展，并描述一些最近的进展。
2006-08-03 gr-qc hep-th
Radiation from Violently Accelerated Bodies
本文对直线均匀加速的不带电偶极子发射机发射的辐射进行了测定。它被发现，首先，辐射率是由熟悉的拉莫尔公式，但它是增加了一个量，成为占主导地位的足够高的加速度。对于加速偶极振子，其判据是在一个振荡周期内质心运动变为相对论性。增广公式和它所概括的测量是以一个扩展的惯性观测框架为前提的。静态惯性参考系是不行的。其次，发现在膨胀惯性系中测量的辐射以100%的保真度被接收。没有蓝移或红移，由于加速运动的发射机。最后，它被发现，一对相干辐射振荡器加速（到相反的方向）在各自的因果不相交的林德勒协调部门产生的干涉图案在扩展的惯性系。像杨氏双缝干涉仪的图案一样，该林德勒干涉仪图案具有与加速源的适当间隔和适当频率成反比的条纹间距。干涉仪，以及扩大拉莫尔公式，提供了一个统一的观点。它将相邻的林德勒坐标邻域连接成一个单一的时空舞台，用于加速物体的散射和辐射。
2001-10-09 gr-qc
Tidal Forces in Kottler Spacetimes
文章认为在附近的Kottler黑洞的潮汐力。我们找到一个解决方案的测地偏差方程的径向落体，这是由椭圆积分。证明了当宇宙学常数为负值时，在事件视界外潮汐力的径向分量都是符号变化的，而在Schwarzschild黑洞中，潮汐力的径向分量都是符号不变的.我们还发现Kottler黑洞和Reissner-Nordstrom黑洞之间的相似性，因为我们指出了宇宙学常数的值，这保证了黑洞的两个视界的存在，在这两个视界之间潮汐力的角分量变号。在Anti-de Sitter时空中探测测地偏差矢量分量的非解析行为并局部描述它是可能的。
2022-04-27 gr-qc
Precisely computing bound orbits of spinning bodies around black holes I: General framework and results for nearly equatorial orbits
超大质量比的双黑洞系统是广义相对论中两体问题的一个干净的极限，也是低频引力波的重要来源。在最低阶，较小的物体沿着较大黑洞时空的测地线运动。后测地线效应包括引力自作用力（包含引力波发射的反作用）和自旋曲率力（由小天体的自旋与黑洞的时空曲率耦合而产生）。本文描述了一种精确计算自旋体绕黑洞的束缚轨道的方法。我们的分析建立在Witzany的开创性工作的基础上，该工作演示了如何描述旋转体在小天体旋转中的线性顺序运动。利用大质量比极限旋转体轨道接近测地线的事实，并使用van de Meent描述小天体旋转沿黑洞轨道的岁差的封闭形式结果，我们建立了可以非常精确求解的运动频域公式。我们研究了一系列的轨道与此公式，重点在本文的轨道是偏心和近赤道（即，轨道的运动是$\mathcal{O}(S)$离开赤道平面），但是对于它，小天体的自旋是任意定向的。我们讨论一般轨道一般小体自旋取向的配套文件。我们描述了这些轨道的行为，并展示了小天体的自旋如何改变影响轨道运动的频率$Ω_r$和$Ω_ϕ$。这些频移改变了作为直接引力波观测量的累积相位，说明了精确表征这些量对引力波观测的重要性。（节录）
2022-03-22 astro-ph.HE gr-qc
Radiation from Bodies with Extreme Acceleration II: Kinematics
当应用到一个偶极源受到的加速是暴力和持久的（"极端加速“），麦克斯韦方程预测的辐射功率增加拉莫尔的经典辐射公式的一个非平凡的数额。这一结果背后的物理假设是由一个几何钟系统的运动学实现的，这个几何钟系统的滴答声是由惯性膨胀的空腔控制的。为了测量这种辐射源的辐射，我们利用了基于这种时钟的时空坐标框架（“惯性扩展框架”）的物理有效性。它们与加速源的加速时钟是兼容和可互换的。相比之下，一个普通的洛仑兹框架及其相互静止的时钟就不行了：它缺乏这种可互换性。惯性膨胀的时钟给物理学家提供了一个窗口，可以看到具有极端加速度的源的框架。因此，他可以定位该源并测量来自该源的辐射，而无需自己受到这种加速度。结论是，惯性膨胀的参考系揭示了性质上不同的方面，如果静态惯性系是唯一允许的参考系，这些方面是无法理解的。
2003-07-10 gr-qc
Gravitational perturbations of the Schwarzschild spacetime: A practical covariant and gauge-invariant formalism
我们提出了一种研究Schwarzschild时空的度规扰动的形式。形式主义是规范不变的，它也是协变下的二维坐标变换，保持角坐标不变。将该方法应用于计算史瓦西时空中运动物质源产生的引力波的典型问题。我们研究了逃逸到未来零无限的辐射以及穿过事件视界的辐射。波形、辐射的能量和辐射的角动量都可以用满足一维波动方程的两个规范不变标量函数来表示。第一个是Zerilli-Moncrief函数，它满足Zerilli方程，并且代表扰动的偶宇称部分。第二个是Cunningham-Price-Moncrief函数，它满足Regge-Wheeler方程，代表了扰动的奇宇称部分。这些波动方程的协变形式在这里提出，与协变源项，来自负责微扰的物质的应力-能量张量。我们介绍的形式主义的结论是与一个单独的检查的度量扰动的偶极子和偶极子分量。
2005-02-08 gr-qc
Self-forces on extended bodies in electrodynamics
本文研究了平直时空中经典扩展荷的体运动。提出了W. G.狄克逊被用来确定这样一个粒子的内部结构的细节如何影响其运动方程。我们对电荷的形状基本上没有任何限制（除了有界性），并允许不均匀性，内部电流，弹性和自旋。即使角动量保持很小，许多这样的系统被发现受到超出标准洛伦兹-狄拉克力的大的自相互作用效应的影响。如果粒子的电荷密度在质心框架中不能远大于其3-电流密度（或反之亦然），则这些特别重要。如果偶极矩太大，并且当“电磁质心”远离“裸质心”（粗略地说）时，运动方程中也会出现附加项。这些条件往往相当严格。在粒子只能与其自身场的辐射分量相互作用的假设下，也导出了一般的运动方程。这些方程比使用完全延迟自场导出的方程简单得多;恢复洛伦兹-狄拉克方程所需的条件也是如此。
2006-01-20 gr-qc
A hidden symmetry of conformally invariant Lagrangians
本文指出了物理学中共形不变拉格朗日量的一种隐藏的额外对称性。这种对称性是最明显的度量独立，即在一个Palatini样介绍的变分问题。在这种表示中，场的通常共形权可以被编码为局域伸缩群规范荷。拉格朗日量的传统共形不变性则等价于伸缩规范不变性。本文的主张是，物理学中最常见的共形不变拉格朗日不仅对局部伸缩规范变换不变，而且对伸缩规范连接的任何变化也不变，这意味着额外的代数对称性质。根据量纲分析和微分几何，这种额外的对称性意味着拉格朗日量对时空中局部测量单位的平行输运规则的选择完全不敏感。
2021-01-26 gr-qc hep-th math-ph
