广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2023年6月30日
]
标题: 比较可穿越虫洞周围粒子运动的自旋补充条件
标题: Comparing spin supplementary conditions for particle motion around traversable wormholes
摘要: 运动的自旋测试粒子的运动由Mathisson-Papapetrou-Dixon(MPD)方程描述。众所周知,这些方程将黎曼曲率张量与反对称自旋张量S耦合,并结合四速度的归一化条件,是一个将十四个未知数联系起来的十一方程组。为了“闭合”该系统,有必要引入形式为V_\mu S^{\mu \nu } = 0的约束,通常称为自旋补充条件(SSC),其中V_\mu 是一个未来指向的参考向量,满足归一化条件V_\alpha V^\alpha = -1 。文献中存在几种SSC。特别是Tulzcyjew-Dixon、Mathisson-Pirani和Ohashi-Kyrian-Semerák是社区中最常用的。从物理观点来看,选择不同的SSC(不同的参考向量$V^\mu$)等同于固定测试粒子的质心。在本文中,我们比较了围绕Morris-Thorne可穿越虫洞运动的自旋测试粒子的不同SSC。为此,我们首先获得轨道频率,并将其展开到粒子自旋的三阶;正如预期的那样,零阶与开普勒频率一致,所有SSC中都相同;然而,我们发现展开的二阶中出现了差异,类似于施瓦茨希尔德和克尔黑洞。我们还比较了内稳定圆轨道(ISCO)的行为。由于每个SSC与测试粒子的不同质心相关,我们分别分析了每个SSC的径向和自旋修正。我们发现径向修正提高了收敛性,尤其是在Tulzcyjew-Dixon和Mathisson-Pirani SSC之间。在Ohashi-Kyrian-Semerák的情况下,我们发现自旋修正消除了ISCO的发散,并扩展了其对于粒子更高自旋值的存在性。
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