黑洞时空中与曲率张量耦合的电磁场辐射

摘要

引力和电磁力是自然界中两种基本的相互作用力，因而引力场和电磁场之间的相互作用是自然界中一种重要的相互作用。在标准的爱因斯坦引力理论中，电磁场和引力场之间的相互作用只考虑了电磁张量和度规张量之间的耦合形式，因此研究电磁场与引力场之间的其它相互作用形式（如:时空曲率与电磁张量之间的耦合等）具有非常重要的意义。在本文中，我们将研究黑洞时空背景中Weyl张量、爱因斯坦张量与电磁场之间的耦合对电磁辐射的影响。
　　我们在第二章中研究了Schwarzschild黑洞时空背景中Weyl张量与电磁场的耦合对电磁辐射的影响。我们发现耦合电磁场的霍金辐射具有不同于标准爱因斯坦引力理论中麦克斯韦场辐射的一些新性质:耦合电磁场的运动方程、吸收截面和霍金辐射的强度不仅依赖Weyl张量与电磁场之间的耦合，而且还依赖电磁场的宇称。电磁场奇宇称部分的透射系数、吸收截面和电磁场辐射亮度均随耦合参数的增加而降低;电磁场偶宇称部分的透射系数、吸收截面和电磁场辐射亮度均随耦合参数的增加而增加。此外，电磁场在高频区域的吸收截面在其几何光学截面σgeo附近振动。电磁场奇宇称部分的几何光学截面随耦合参数的增加而降低，电磁场偶宇称部分的几何光学截面则随耦合参数的增加而增加。
　　在第三章中我们研究了Reissner-N(o)rdstrom黑洞时空背景中爱因斯坦张量与电磁场的耦合对电磁辐射的影响。我们发现与爱因斯坦张量耦合的电磁场方程也依赖电磁场的宇称以及爱因斯坦张量与电磁场之间的耦合。我们也发现电磁场奇宇称部分的透射系数、吸收截面、几何光学截面和电磁场辐射的亮度均随耦合参数的增加而降低;电磁场偶宇称部分的透射系数、吸收截面和电磁场辐射的亮度均随耦合参数的增加而增加。与前面的研究相对比，我们不难发现:不论电磁场与Weyl张量耦合、还是与爱因斯坦张量耦合，黑洞时空中耦合电磁场的辐射具有一些相似的新性质。
　　最后，我们对黑洞时空中与曲率张量耦合的电磁场辐射做了一些展望。

目录

摘要

第一章 绪论

§1．1 黑洞的霍金辐射

§1．1．1 黑洞

§1．1．2 霍金辐射

§1．1．3 Schwarzschild黑洞背景的标量场辐射

§1．2 物质场与时空曲率耦合理论模型

§1．2．1 标量场与时空曲率耦合理论模型

§1．2．2 电磁场与时空曲率耦合理论模型

第二章 Schwarzschild黑洞时空与Weyl张量耦合的电磁场辐射

§2．1 电磁场与Weyl张量耦合后的运动方程

§2．2 电磁场与Weyl张量耦合后的吸收截面与电磁辐射

§2．2．1 吸收截面

§2．2．2 耦合电磁场的辐射

§2．3 小结

第三章 Reissner-Nordstr?m黑洞时空中与爱因斯坦张量耦合的电磁场辐射

§3．1 电磁场与爱因斯坦张量耦合后的运动方程

§3．2 电磁场与爱因斯坦张量耦合后的透射系数与电磁辐射

§3．2．1 透射系数

§3．2．2 耦合电磁场的辐射

§3．3 小结

第四章 总结与展望

参考文献

攻读博士学位期间完成的论文

致谢

声明