遗迹引力波及弱平面引力波场中电磁场的能量动量张量

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利用引力波的潮汐效应，理论上可以对引力波进行探测。最早的引力波探测方法是共振质量法，其典型代表是Weber棒。伴随激光干涉天文台（如LIGO、VIRGO和GEO600）的运行，其探测灵敏度有了明显的提高。但它们的工作频率范围仅仅在1010 Hz，在100Hz附近，LIGO和VIRGO预期的灵敏度是141010/ Hz。2223对于频率大于或远大于410 Hz的引力波，传统的质量共振探测法就不适用了。高频引力波（1010 Hz，特别是微波频段的高频引力波）可以利用电磁方法进行413探测。其理论依据是：根据广义相对论，引力波的传播速度与电磁波相同均为c，它们之间可望实现理想的相干效应，引力波电磁响应最理想的状态是电磁场与引力波的谐振。
　　本文首先对引力理论的发展作了简要的概述，对高频引力波源及高频引力波与电磁场的相互作用作了回顾。然后主要研究了弯曲时空中双极化态遗迹引力波的能量动量张量和静磁场中双极化态弱平面引力波对高斯束的扰动效应。
　　本文所做的工作主要有以下两点：
　　（1）利用Einstein-Tolman的表述计算了弯曲时空中双极化态遗迹引力波的能量动量张量，并对遗迹引力波能量密度的正定性和动量密度的合理性进行了分析。此外还具体计算了宇宙暴涨阶段产生的引力波的能量密度，并对其正定性也进行了分析，从而为遗迹引力波理论的合理性及其可能的物理效应提供了一定的依据。暴涨阶段产生的引力波携带了原初宇宙的宝贵信息，如能探测到，将有助于我们更加准确的认识宇宙的创生和演化。
　　（2）重点讨论了静磁场中弱平面引力波对高斯束的扰动效应。得出了引力波对电磁场能量动量张量的一阶和二阶扰动，并对扰动能量（一阶和二阶）、扰动能流（一阶）给出了数值计算。结果表明：在目前实验室的典型尺度和条件下，虽然引力波对整个电磁系统能量扰动的净增量极其微小，但却可以在电磁系统的局部区域产生与背景场不同物理行为（如传播方向、极化状态、分布和相位等）的扰动能流，这对于显示极弱引力波信号是极为有益的。

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作者
何晓宇;
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作者单位

重庆大学;

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授予单位重庆大学;
学科理论物理
授予学位硕士
导师姓名李芳昱;
年度 2008
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类电磁波与电磁场;
关键词
遗迹引力波; 弱平面引力波场; 电磁场; 能量动量张量;
入库时间 2022-08-17 10:22:42

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