The Smarr formula within the Geroch-Held-Penrose formalism
本文采用 GHP 形式分解 Riemann 张量提出场方程的热力学表述,揭示 $K$-曲率与 Smarr 关系的联系,推导了 AdS 时空下 Reissner-Nördstrom 黑洞的 Smarr 公式,为黑洞热力学提供了深层几何基础。
2025-04-01 gr-qc
On symmetries of gravitational on-shell boundary action at null infinity
本文利用程函五点振幅约束固定零无穷远引力边界作用量的角点歧义,并通过推广Geroch张量揭示超旋转、软引力子定理与无穷树图对称性的联系。
2025-02-15 gr-qc hep-th
Gravitational shockwaves on rotating black holes
本文给出了描述克尔-纽曼黑洞视界上无质量粒子引力冲击波的爱因斯坦方程的精确解。后向反应度量是广义Kerr-Schild形式,是Petrov分类中的II型。我们表明,如果背景帧与剪切自由零测地线对齐,如果背景Ricci张量满足一个简单的条件,那么所有的非线性扰动将退出的曲率标量。我们大量使用了压缩形式(Geroch-Held-Penrose形式)的自旋系数方法(Newman-Penrose形式)。
2019-02-05 gr-qc hep-th
Carroll-Cotton Tensors and Gravitational Radiation at Null Infinity
École polytechnique, Centre National de la Recherche Scientifique – Unité Mixte de Recherche 7644, Institut Polytechnique de Paris(巴黎综合理工学院,法国国家科学研究中心联合研究单位7644,巴黎理工学院);Université Libre de Bruxelles and International Solvay Institutes(布鲁塞尔自由大学和国际索尔维研究所);International School for Advanced Studies (SISSA)(高级国际研究学院(SISSA));Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Trieste(意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部);Université de Mons(蒙斯大学)
该研究通过规范共形卡罗尔代数定义卡罗尔-科顿张量,数学上用于量化卡罗尔几何共形平坦偏差,物理上可描述四维渐近平直时空共形边界的引力辐射自由度,是量化引力波发射非稳态偏差的自然几何对象。
2026-09-25 gr-qc hep-th
Perturbations of Plane Waves and Quadratic Quasinormal Modes on the Lightring
该研究从度规和曲率微扰角度分析平面波时空二阶引力微扰,构建相关方程与理论基础,并结合Penrose极限探究黑洞光环附近非线性引力动力学,定义二次类正则模比率并公开计算代码。
2025-09-03 gr-qc hep-th
Memory Effect of Gravitational Wave Pulses in PP-Wave Spacetimes
本文研究pp波时空中斜坡形引力波脉冲的记忆效应,通过Brinkmann坐标下测地线方程解析解揭示间距与相对速度的永久变化,验证引力波记忆的普适性。
2024-06-13 gr-qc hep-th
Gravitational field of a spinning radiation beam-pulse in higher dimensions
研究了高维时空中自旋辐射束脉冲的引力场。我们首先推导出这种光束在平坦时空中的应力-能量张量,并在线性近似下求出它产生的引力场。我们证明,这种引力场也可以通过提高在极限的Lense-Thirring度规时,升压源的速度接近光速。然后,我们找到了描述任意维时空中偏振辐射束脉冲的引力场的爱因斯坦方程的精确解。在$D-$维时空中,这个解包含$[D/2]$任意的单变量函数(延迟时间$u$),其中$[d]$是$d$的整数部分。对于四维时空的特殊情况,我们研究了这种相对论性旋转光束对测试粒子和光的运动产生的影响。
2005-06-03 gr-qc hep-th
Conserving Integrals in [Non-]Metric Theories of Gravitation
本文首先介绍了Robert Geroch预印本关于度规引力理论中守恒量的结果。它们是由Killing矢量场(如果存在的话)和任意秩的散度为零的对称张量构造的。我还提出了另一种方法,即引入旋量场,从而构造能量动量守恒积分等。
2016-04-19 gr-qc
Multipole moments as a tool to infer from gravitational waves the geometry around an axisymmetric body
一个双星系统,由一个围绕一个大质量中心体运行的紧凑物体组成,将发射引力波,这将取决于中心体的时空几何形状。我们期望引力波观测值将以某种方式“编码”有关时空结构的信息。另一方面,人们已经知道了一段时间,围绕一个轴对称体的几何形状可以描述其(Geroch-Hansen)多极矩。因此,可以推测,使用多极矩可以被证明是一个有用的工具,用于提取这些信息。我们将尝试在这次演讲中展示这一点,遵循[F。D. D { \bf 52} 5707(1995)]和[T. P. Sotiriou和T. A. Apostolatos,Phys. Rev. D { \bf 71} 044005(2005)]。
2006-11-06 gr-qc
Memory Effect of Plane Gravitational Wave Pulses
本文在 pp 波时空中利用 Brinkmann 坐标求解多种新型引力波脉冲轮廓的测地线方程,揭示其非零位移记忆及速度记忆的饱和特征。
2023-07-12 gr-qc hep-th
Cauchy-characteristic matching for a family of cylindrical vacuum solutions possessing both gravitational degrees of freedom
本文是柯西特征匹配(CCM)码作为数值相对论研究工具的长期计划的一部分。该方法有两个不同的特点:(i)它免除了外边界条件,并在柯西和特征区域之间的界面处用匹配条件代替,以及(ii)通过采用紧致坐标,它证明了生成全局解的可能性。本文将CCM应用于具有Piran、Safier和Katz等人提出的两个引力自由度的柱对称真空解的精确双参数族。这需要修改先前构造的CCM圆柱形代码,因为即使在使用Geroch分解以分解出$z$方向之后,该族也不是渐近平坦的。特征区域中的关键方程在性质上是正则奇异的。
2000-02-16 gr-qc
Gravitational effects in a superconducting film struck by a laser pulse
本文利用Ginzburg-Landau形式体系研究引力场与超流凝聚体的局域相互作用,发现特定激光脉冲可在薄超导薄膜中引起引力场的轻微局域改变。
2024-02-22 cond-mat.supr-con gr-qc hep-th
Gravitational wave memory and geodesic congruence response in generalised Ellis-Bronnikov wormholes
Indian Institute of Technology Bombay(印度理工学院孟买分校);Birla Institute of Technology, Mesra(比拉理工学院梅斯拉校区)
研究广义Ellis-Bronnikov虫洞中引力波脉冲对测地线及测地线汇的响应,发现记忆效应依赖喉半径、陡度参数和脉冲位置,喉处脉冲产生零膨胀但有限剪切响应。
2026-09-10 gr-qc hep-th
Fermionic Casimir memory from an anisotropic gravitational pulse
Faculdade de Educação, Ciências e Letras de Iguatu(伊瓜图教育、科学与文学学院);Universidade Estadual do Ceará(塞阿拉州立大学);Departamento de Física, Universidade Federal da Paraíba(帕拉伊巴联邦大学物理系)
研究各向异性引力脉冲在平行板间狄拉克场中产生的费米子卡西米尔记忆,通过Bogoliubov系数计算沉积能量,发现非单调压力修正且符号两次变化。
2026-09-09 gr-qc hep-th
Why do all the curvature invariants of a gravitational wave vanish ?
我们证明了对(伪)黎曼流形$V_n$有效的定理:“设$x \in V_n$是一个位似运动的不动点,它不是等距的,那么所有的曲率不变量在$x$处为零。并得到推论:“平面波度规$$ds \sp 2 \quad = \quad 2 \, du \, dv \, + \, a\sp 2 (u) \, dw \sp 2 \, + \, b\sp 2 (u) \, dz \sp 2 $$的所有曲率不变量同为零。“分析证明我们看到:事实上,对于明确的签名平坦性可以通过曲率不变量的消失来表征,本质上取决于旋转群$SO(n)$的紧致性。然而,对于洛仑兹签名,我们用非紧的洛仑兹群$SO(3,1)$来代替它。对这个推论的进一步独立的证明使用了这样一个事实,即Geroch极限并不导致Hausdorff拓扑,所以一个引力波序列可以收敛到平坦的时空,即使序列中的每个元素都是相同的pp波。
1994-04-19 gr-qc
Memory effect, conformal symmetry and gravitational plane waves
本文较详细地讨论了经典粒子与引力平面波脉冲的相互作用,包括散射和记忆效应。关键是引力平面波的共形对称性。特别地,在短脉冲极限下,我们得到了脉冲引力波的一些结果。此外,在一般情况下,我们给出了某些条件,使我们能够完全描述的奇异Baldwin-Jeffery-Rosen坐标的相互作用。
2018-05-16 gr-qc hep-th
Teukolsky Master Equation: De Rham wave equation for the gravitational and electromagnetic fields in vacuum
本文给出了描述克尔黑洞中任意不同自旋$s=1/2,1,3/2,2$的无质量场的Teukolksy主方程的一个新版本,它是以含有附加曲率项的波动方程的形式给出的。这些结果表明了广义相对论中的曲率微扰理论与Weyl和Maxwell张量所满足的精确波动方程之间的关系,在文献中称为de Rham-Lichnerowicz Laplacian方程。我们讨论了这些拉普拉斯在纽曼-彭罗斯形式主义和Geroch-Held-Penrose变体的任意真空时空。这些波动方程的微扰展开的结果在一个递归的计划有效的高阶。这种方法,除了对引力波和电磁波在弯曲时空中传播的明显影响外,还通过澄清它们在精确理论中的真正起源,解释和扩展了文献中的微扰分析结果。
2002-03-21 gr-qc
Cylindrical Gravitational Waves in Expanding Universes: Explicit Pulse Solutions
对于膨胀宇宙中的圆柱形引力波,我们找到了类似于韦伯-惠勒圆柱脉冲波的解。这些脉冲解模拟了三维孤立源波的渐近性质,可用于测试数值模拟技术的远场行为。
2007-10-03 gr-qc
Generation of entanglement between two laser pulses through gravitational interaction
在线性化量子引力框架下研究了两个脉冲之间通过引力相互作用产生纠缠。与先前提出的两个大质量粒子可以通过粒子自身产生的引力场纠缠不同,我们使用无质量粒子(一个激光脉冲)来产生引力场。在我们的方案中,激光脉冲产生的引力扰动的传播延迟效应可以被纳入相互作用中,这对于支持局域相互作用假设是有意义的。结果表明,局域线性化的量子引力相互作用确实可以导致两个脉冲之间纠缠的产生,并且纠缠的结果依赖于引力微扰的传播时间.我们还提供了一个测量建议,使用全息干涉仪结构来呈现引力诱导纠缠的结果,这可能表明引力介质在未来的实验中是量子的。
2023-02-13 gr-qc
A simple analytic example of the gravitational wave memory effect
本文给出了精确平面波时空中引力波记忆效应的一个解析例子。一个正方形的脉冲轮廓的选择,这使得一个弯曲的波区域夹在两个平面闵可夫斯基时空。在布林克曼坐标系中,我们精确地求解了所有三个区域的测地线方程。在脉冲的边界的解决方案的连续性和可微性有关的问题得到解决。测地线分离的演化揭示了位移和速度记忆效应,并根据初始值和脉冲的幅度、宽度进行了定量估计。然后详细研究了脉冲对颗粒环造成的变形。焦散线的形成被发现在这两种情况下,即一对测地线的分离和粒子环的形状变形的演变-一个功能与以前的工作在这个时空中的测地线同余一致。总之,我们的分析提供了一个有用的说明涉及封闭形式的确切表达式的记忆效应。
2022-04-04 gr-qc hep-th
Scattering of axial gravitational wave pulses by monopole black holes and QNMs
研究了轴向引力波的高斯短脉冲被一个吞噬了一个或多个全局单极子的黑洞散射。我们展示了如何响应的黑洞的冲击脉冲取决于两个数量的单极的黑洞已吞噬和对称性破缺规模的模型,产生了单极。我们确定相应的准正规模式,得到激发的冲击脉冲,并得到印记在黑洞的脉冲响应。这样的模式也会出现在其他各种动力学过程中,例如在双星黑洞合并的振铃阶段,如果双星中至少有一个同伴黑洞吞噬了一个或多个全局单极子。
2020-11-27 gr-qc hep-ph hep-th
Scattering of complex gravitino test fields from a gravitational pulse
引力脉冲波在边界处被定义为阶跃函数。在这种情况下,线性化的Rarita-Schwinger方程在Rosen坐标系中精确求解。发现引力子的能量动量随夹层波的形状而变化。引力子的能量密度将随着它在测试场水平穿过夹层波而降低,因为背景不会改变。
2023-02-14 gr-qc
Closed strings in a class of pp-wave spacetimes and the memory effect
本文研究了精确引力波度规下不同脉冲形状的pp波时空中闭弦的演化,发现脉冲离去后闭弦形状与世界面几何发生永久变形,展示了类似引力波记忆效应的特征。
2024-10-14 gr-qc hep-th
Scattering of massive neutrino test fields from a gravitational pulse
Koç University(Koç大学);Université Galatasaray(加拉塔萨雷大学)
本研究在夹心引力波背景下精确求解线性化Einstein-Weyl方程,发现有质量中微子测试场被引力脉冲散射时,其能量密度会因脉冲几何与组成在穿越时呈正负波动,可为中微子振荡模型研究提供参考。
2025-10-06 gr-qc
Testing Multipole Moments of compact objects beyond Kerr paradigm
本研究探讨了超越Kerr范式的致密天体多极矩,分析了带电、膜上、带挠率和规则黑洞的引力波可观测量与黑洞毛发的关系,发现Kerr-Newman黑洞电荷可被LISA探测并给出约束,同时指出解析多极矩不含毛发信息。
2025-03-01 gr-qc hep-th
Gravitational properties of light - The gravitational field of a laser pulse
本文在线性引力的框架下研究了有限寿命激光脉冲的引力场。虽然影响非常小,但它们可能具有基本的物理意义。结果表明,线偏振光脉冲的引力场被调制为相应的电场强度的范数,而没有调制产生的圆偏振。一般情况下,引力场与极化方向无关。结果表明,所有的物理效应都局限于以光速膨胀的球壳,并且这些球壳与脉冲的发射和吸收有关。附近静止的测试粒子由于脉冲的发射而被引力场吸引向脉冲轨迹,并且由于其吸收而被引力场从脉冲轨迹排斥。例子给出的吸引力效应的大小。它是恢复,无质量的测试粒子不经历任何物理效应,如果他们是共同传播的脉冲,和无质量的测试粒子的加速度相对于脉冲反向传播是四倍强于静止的大质量粒子。指出了激光脉冲的引力效应与二维牛顿引力的相似之处。接近脉冲的时空曲率与来自天文源的引力波引起的时空曲率进行了比较。
2015-11-03 gr-qc physics.optics quant-ph
Anomalies In The beta-decay Processes And The Pulse Strong-Current Discharges As Consequence Of Electron Gravitational Emission
β衰变过程的宇称不守恒被认为是弱相互作用的基本性质。然而,这个性质可以被视为异常,因为在其余类型的基本相互作用中宇称是守恒的。类似地,短持续时间强电流脉冲放电中的异常是众所周知的。这种现象的本质在于产生局部高温等离子体形成(LHTF),其物理参数的典型值超过了与放电的中心部分相关的那些。在本文中,试图将这些异常视为引力辐射基本性质的表现。这个假设的某些结果可以在β衰变实验以及短持续时间z箍缩型脉冲放电实验中得到检验。
2001-05-24 gr-qc
Dirac particles in a gravitational shock wave
本文用Newman-Penrose方法计算了平面极化引力波脉冲Dirac方程的正能量动量本征态。然后,我们考虑狄拉克粒子的自旋极化在每个正交坐标方向之前的引力波脉冲的到来,并确定如何改变脉冲后,其离开。
2018-05-25 gr-qc
Gravitational radiation pulses from Extreme-Mass-Ratio-Inspiral system with a supermassive boson star
未来的星载引力波探测器将观测毫赫兹的引力波。中心超大质量黑洞的极质量比吸气是提供黑洞附近信息的重要来源。事件视界将黑洞的内部区域分隔开来,没有任何东西可以从这个区域逃脱。当中心的超大质量致密天体是一个规则的、无水平旋转的玻色子星时,一个小天体可以穿过中心并遵循新的轨道类型。这将产生引力波,这在对应于中心超大质量黑洞的极端质量比螺旋的情况下是无法获得的。这可以用来检查在星系中心是否存在超大质量的旋转玻色子星。在这项工作中,我们考虑了一个极端的质量比inspiral系统描述的一个小的紧凑的对象inspiral到一个中央超大质量旋转玻色子星。综合四种特殊的赤道测地线,利用四极近似下的数值kludge方法,得到了相应的引力波形,发现在这类系统中存在着高频的引力辐射脉冲。引力辐射脉冲的频率可以达到$10^{-1}$ Hz量级,整个引力波部分的频率都在毫赫兹量级。假设中心超大质量旋转玻色子星和小型致密天体的质量分别为$10^6 M_\odot$和$10 M_\odot$,距离为$1\text{Gpc}$,证明了星载引力波探测器可以探测到引力辐射脉冲。我们的研究结果将为区分银河系中心致密天体提供可能的证据。
2021-08-30 gr-qc
Interferometry of light propagation in pulsed fields
我们调查使用地面引力波干涉仪的强场域的QED的研究。利用干涉法测量磁场中量子涨落引起的相速度移动可以成为研究宏观电磁场之间非线性自相互作用的灵敏探针。我们确定脉冲磁铁作为一个合适的强场源,因为它们的脉冲频率可以完美地匹配的最高灵敏度的引力波干涉仪的域。如果这些干涉仪达到未来的灵敏度目标,不仅可以发现强场QED现象,而且还可以访问假设的隐藏扇区粒子的进一步参数空间。
2009-07-28 gr-qc hep-ph hep-th
Gravitational properties of light - The emission of counter-propagating laser pulses from an atom
激光脉冲的引力场虽然目前还无法探测到,但它有一个奇特的特征,一直吸引着人们的注意力;原因和结果以光速传播。这一特征的一个特殊结果是,发射激光脉冲的引力场和发射器的能量-动量变化的引力效应紧密纠缠。在这篇文章中,一个发射过程的具体例子被认为是一个原子,作为一个质点,发射两个反向传播的脉冲。讨论了相应的曲率以及对有质量和无质量试验粒子的影响。比较与度量对应的球对称的大质量物体,各向同性发射辐射-Vaidya度规。
2016-10-14 gr-qc physics.optics quant-ph
Gravitational influence of high power laser pulses
在实验室中研究度规微扰的产生提供了一个更容易观察和理解引力作用机制的机会。目前的研究将集中在由光脉冲产生的度量扰动,因为它可以由当前的超高功率激光器产生。虽然是非常小的幅度,这样产生的潜在的优势,产生的质量加速度,如没有噪音,由于不均匀的加速度或扩大实验的能力。与机械振荡器相比,电磁振荡器确实更容易放大,机械振荡器必须具有大的加速质量或许多小质量,所有这些都同步,而且加速必须是四极的。因此,用激光产生米制形变,可以证明对长期建立产生和探测引力波的实验室实验是有用的。
2022-03-31 gr-qc
Broad-band gravitational-wave pulses from binary neutron stars in eccentric orbits
偏心轨道双星的最大引力波发射发生在近星通道附近。我们表明,在银河系中的一个固定分布的双星中子星,几个高偏心率系统的轨道周期在几十分钟到几天的范围内,应该存在发射广泛的引力波脉冲的频率范围为1-100兆赫。空间干涉仪LISA可以在一年的观测时间内记录这些系统在频率范围$\sim 10^{-3}-10^{-1}$ Hz内的信噪比水平$S/N>5\sqrt{5}$的脉冲信号。讨论了此类信号的检测算法。
2002-01-03 astro-ph gr-qc
Average nonlinear dynamics of particles in gravitational pulses: effective Hamiltonian, secular acceleration, and gravitational susceptibility
粒子与指定的准单色引力波(GW)相互作用,表现出长期(平均)的非线性动力学,可以描述的汉密尔顿方程。我们推导出这种“有质动力学”的动力学的哈密顿量的GW振幅的一般背景度量的二阶。对于真空引力波的特殊情况,我们证明了我们的哈密顿量等价于一个有效度规中的自由粒子的哈密顿量,我们明确地计算了它。我们还表明,已经是一个线性平面GW脉冲位移粒子从其未扰动的轨迹由一个有限的距离,是独立的GW阶段和成比例的脉冲强度的积分。我们计算的粒子位移解析,并表明我们的结果是一致的数值模拟。我们还展示了非线性平均动力学的哈密顿量如何自然地导致具有任意相空间分布的粒子气体的线性引力磁化率的概念。我们计算这种敏感性明确适用于它,在后续的文件中,对研究自洽GW在非均匀介质中的几何光学近似。
2020-05-11 gr-qc physics.plasm-ph
Gravitational wave pulse and memory effects for hairy Kiselev black hole and its analogy with Bondi-Sachs formalism
本文针对带毛Kiselev黑洞,分别采用Bondi-Sachs形式体系分析类光无穷远引力记忆及Bondi质量变化、通过邻近测地线偏离研究位移与速度记忆效应,为获取黑洞周围场参数及毛参数提供了途径。
2024-04-11 gr-qc
Axial gravitational waves in FLRW cosmology and memory effects
我们给出了引力轴向波的初始数据,它是二次可微的,但不是$C^{2}$。在辐射宇宙学时代,它们产生与物质相互作用的波脉冲。这迫使辐射物质旋转。这种旋转是永久性的--在引力脉冲通过之后它仍然存在。观测到的宇宙微波背景辐射的不均匀性给超视界度规扰动的不连续性带来了限制。我们明确表明,一类光滑的初始度量,至少$C^{2}$引起的引力波脉冲不与背景相互作用的辐射时期。
2017-10-23 gr-qc
Detection of high-frequency gravitational waves using high-energy pulsed lasers
提出利用高能脉冲激光通过逆Gertsenshtein效应探测高频引力波的新方法,发现激光频率两倍处发生共振,现有系统可探测应变低至$10^{-20}$,未来设施有望达$10^{-26}$。
2023-06-29 gr-qc
The weight of light: colliding pulses of radiation in General Relativity
CENTRA, Departamento de Física, Instituto Superior Técnico – IST, Universidade de Lisboa – UL(里斯本大学高等理工学院物理系CENTRA);Center of Gravity, Niels Bohr Institute(尼尔斯·玻尔研究所引力中心)
研究广义相对论中极强电磁辐射脉冲的引力相互作用,通过证明存在接近坍缩阈值的致密状态,测量其致密性高于箍猜想最大值,揭示无质量场引力相互作用能导致非平凡状态并产生高光度和致密性。
2026-07-20 gr-qc
Gravitational waves with distinct wavefronts
本文考虑了描述具有不同波前的引力波的爱因斯坦真空方程的精确解。最近提出的一个家庭这样的解决方案,其中波前有各种几何形状,并传播到一些物理上重要的背景是在这里有关的一个积分表示,这是一个概括的罗森脉冲解决方案的柱面波。一个非对角的解决方案也被构造,这是一个概括的罗森脉冲,是一个圆柱形的脉冲波传播到闵可夫斯基背景的两个偏振态。该解以完整且明确的形式给出。还讨论了包括具有相同类型的不同波前的电磁波的进一步概括。
1997-07-22 gr-qc
Gravitational solitons in Levi-Civita spacetime
将Pomeransky逆散射方法应用于四维真空Einstein方程,利用Levi-Civita解作为种子,构造了一个柱对称单孤子解.虽然Levi-Civita时空的对称轴上一般都有奇点,但对于所得到的单孤子解,通过选择某些特殊的参数,可以去除这些奇点。这个单孤子解描述了非线性圆柱形引力冲击波脉冲而不是孤子波的传播。通过分析波的振幅和偏振角的时间依赖性,给出了单孤子解的物理描述。
2015-04-07 gr-qc hep-th
Light rays, gravitational waves, and pulse-time offsets
人们可能认为光在通过引力波时会被散射,并希望在有利的环境下,即使相互作用发生在很远的地方,也能在地球上观察到这些散射。达穆尔和埃斯波西托-法雷斯,以及科佩金、谢弗、格温和尤班克斯发现,有一些取消使得这种影响小得令人不安。在这里,我证明了这些抵消取决于发生在引力波源后面很远的光的发射;对于靠近该源的光发射,更大的影响是可能的。我首先发展了一个协变处理的问题,在精确的广义相对论(传播的光被建模的几何光学),然后专门线性重力。在不久的将来,这里确定的最有希望被探测到的候选者将包括足够紧密的双星作为引力辐射源,以及附近的双星作为光源。在一些有利但不极端的情况下,我发现脉冲到达地球的时间偏移了~ 10^{-10} - 10^{-9} s,周期是双星周期的一半。
2012-12-12 astro-ph.HE gr-qc
An Analog Model for Light Propagation in Semiclassical Gravity
本文讨论了基于非线性光学的量子场对光传播的半经典引力效应模型。我们的模型使用非零三阶极化率的非线性材料。这里,探测光脉冲满足包含平方电场的期望值的波动方程。这个期望值取决于低频量子的存在,背景场,并修改有效折射率,从而改变探测脉冲的速度。如果均方电场是正的,那么脉冲就会变慢,这类似于普通物质的引力效应。这种物质满足零能量条件,并产生引力透镜和时间延迟。如果均方场为负,则脉冲具有比没有背景场时更高的速度。这类似于奇异物质的引力效应,例如局部负能量密度的应力张量期望值,这导致排斥引力效应,例如散焦和时间推进。我们对模型中效应的大小进行了一些估计,并发现它们可能足够大,可以观察到。我们还简要地讨论了反射边界附近的Casimir真空产生均方电场的可能性。
2014-02-25 gr-qc hep-th quant-ph
Inertial frame rotation induced by rotating gravitational waves
我们计算了惯性系在一个几乎平坦的圆柱形区域内的旋转,该区域被围绕圆柱极坐标轴旋转的非轴对称引力波脉冲所包围。我们的时空只有一个杀戮矢量。它沿着z轴和超曲面正交。我们求解爱因斯坦方程的一阶波振幅和叠加这种线性化的解决方案,以形成一个波脉冲。然后,我们解决了相关的爱因斯坦方程的振幅二阶找到惯性系的旋转所产生的脉冲。旋转没有时间延迟。引力波角动量对惯性系的影响表明,马赫原理不能仅用应力-能量-动量张量的影响来表示,而必须同时考虑引力波能量和角动量的影响。
2008-08-13 gr-qc
Distortion of Gravitational-Wave Packets Due to their Self-Gravity
当源在短时间段内发射重力波(GW)脉冲时,GW信号的前沿比脉冲的内边界更红移。GW脉冲被驻留在这些壳层之间的自能的重力效应扭曲。我们说明了这种失真GW脉冲从最后的暴跌的黑洞(BH)的双星,导致GW配置文件的演变作为一个函数的径向距离的来源。失真取决于总GW能量释放和持续时间的排放,标度的总二进制质量,M。该效应应与有限箱模拟相关,其中在<~ 100 M的半径内提取波形。对于任意自旋的二进制BH之间的最后暴跌的特征发射参数,这种效应可能会使LIGO和LISA的模拟GW模板失真0.001的分数。考虑到波形失真,将显著降低数值模拟中的波形提取误差。
2007-08-29 astro-ph gr-qc hep-ph
Interferometry in pulsed fields
我们讨论了地面引力波干涉仪的粒子物理发现潜力。利用脉冲磁场,目前和未来的引力波干涉仪不仅可以用来观察强场QED现象,而且还可以用来扫描隐藏扇区粒子的参数空间。
2009-10-29 gr-qc hep-ph
Characterization of echoes: A Dyson-series representation of individual pulses
探测和仔细研究致密双星合并和聚结产生的引力波的能力,为进行基础物理测试提供了可能性。其中一个测试涉及到致密物体的黑暗本质:它们真的是黑洞吗?最近有人指出,视界的缺失--同时保持外部几何非常接近广义相对论的几何--将在引力波信号中的一系列回声中表现出来。LIGO/Virgo或即将到来的设施对回波的观测可能会告诉我们量子引力效应或看不见的物质类型。用相对简单的工具检测这种信号原则上是可行的,但精确的模板将极大地受益。在这里,我们分析个性化的每个回波波形,并表明它可以被写为戴森系列,为任意有效的潜力和边界条件。我们进一步应用的形式主义,明确地确定一个简单的玩具模型的回声:狄拉克δ潜力。我们的研究结果可以读出一些已知的回波特征,并可能在数据分析的建模中找到应用。
2018-04-08 gr-qc hep-th
Nonlinear gravitational waves in Horndeski gravity: Scalar pulse and memories
本文提出Horndeski引力中由标量单极子经形变映射生成的非微扰辐射解,证明非线性标量-张量混合可产生剪切,并分析脉冲后的记忆效应。
2024-02-05 gr-qc
Can Schwarzschildean gravitational fields suppress gravitational waves?
线性近似下的引力波在史瓦西时空中的传播类似于电磁波。辐射的一小部分从几何形状的曲率散射。后向散射部分的能量的四极引力辐射的初始输出脉冲的估计由紧凑的公式依赖于初始能量,史瓦西半径,和脉冲的位置和宽度。后向散射在短波长范围内变得可忽略不计。
2001-06-04 astro-ph gr-qc
Relativistic String in a Pulse
本文研究了相对论性开弦通过端点耦合到具有任意时间剖面的平面波的问题。弦的横向振动对外场的响应是线性的。这使得求解经典方程和计算封闭形式的量子力学S矩阵成为可能。我分析了弦的动力学,因为脉冲的特征频率和持续时间是连续变化的。我得出,特别是,多极膨胀在绝热极限的很长的波长,并讨论更激烈的现象,如冲击波,尖点和零膜交叉。这些结果除了与超弦理论中的时间依赖性研究有关外,还可能有其他应用,例如宇宙弦对引力波爆发的传送。
2003-03-17 gr-qc hep-th
Hawking radiation from ultrashort laser pulse filaments
天体物理学黑洞和引力类似物的事件视界被预测会激发量子真空并产生量子发射,称为霍金辐射。我们用超短激光脉冲细丝实验性地创造了这样一个引力模拟物,我们的测量结果证明了光子的自发发射,证实了理论预测。
2010-09-23 astro-ph.CO gr-qc physics.optics
Reconstruction of the Weyl-Lewis-Papapetrou metric for stationary and axially symmetric gravitational perturbations of a Kerr black hole
Institute of Theoretical Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University(查理大学数学物理学院理论物理研究所);Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences(捷克科学院天文研究所);Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University(京都大学汤川理论物理中心引力物理与量子信息研究中心)
本文推导了克尔黑洞稳态轴对称引力微扰中平均辐射规范与Weyl-Lewis-Papapetrou规范间的显式变换,将线性化WLP度规函数用Debye势表示,并通过实例验证了该重构程序。
2026-08-26 gr-qc
Gravitational waves and dragging effects
研究了纯真空时空中引力波对局域惯性系的线性和转动拖曳效应。首先研究了由简单圆柱脉冲引起的线性拖曳。令人惊讶的强烈的横向效应的脉冲表现出来。定义了柱对称时空中的角动量,并与文献中的一些结果进行了比较。在主体部分中,发展了研究具有平移对称性但不具有轴对称性的携带角动量的弱引力波的一般方法。经过适当的平均后,由于这种旋转波而引起的局部惯性系的旋转可以明确地计算出来并用图形表示出来。这一点在所附文件中有详细说明。最后,给出了强柱面波与小角动量旋转宇宙弦相互作用时的旋转拖曳。
2008-07-19 gr-qc
Hunting for Gravitational Waves with Massive Gravitons from Inspiralling Double Neutron Star Systems with Pulsar Clocks
脉冲星,特别是毫秒脉冲星,是一种非常稳定的天体钟,其脉冲周期的稳定性为天文学研究提供了广阔的应用前景,例如可以作为探测超大质量黑洞双星中甚低频($10^{-7}-10^{-9}$ Hz)引力波的天然探测器。双中子星(DNS)双星系统,包含一个或两个射电双星,在引力辐射作用下失去轨道能量,导致轨道收缩。结果,两颗中子星越来越近,在此期间,它有助于发射$1-10^4$ Hz的高频GW。本文研究了DNS系统中的射电天文台脉冲信号由于系统中的高斯辐射而引起的频移。我们指出,在这些系统中,无线电信号的脉冲频率偏移可以是一个潜在的工具,以寻找高频GWs,与大质量的引力子,从DNS系统,这诉诸于时间的引力常量$δG(t)/G$的移动。讨论了射电脉冲频移对DNS产生的高频GWs的敏感性。本文还考虑了双射电双星系统中脉冲星对定时残差的相关性,如PSR 0737-3039 A(B)系统。
2014-12-09 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational lensing by gravitational waves
本文研究了引力波引起的引力透镜效应。我们注意到,尽管光子的最终和初始方向一致,但最终和初始轨迹之间会发生位移。对于平面引力波脉冲,这种位移是解析计算的。估计的意见进行了讨论。
2008-09-05 astro-ph gr-qc