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Kerr时空中库仑对的阿哈诺夫-博姆效应:来自框 dragging的引力磁场相位移

广义相对论与量子宇宙学 2026-02-25 v1 高能物理 - 理论

摘要

量子力学与广义相对论的统一仍是基本物理学中最深刻的挑战之一。本文考察一种新型强场引力的量子探针:在Kerr时空中传播的库仑对的阿哈诺夫-博姆(Aharonov-Bohm, AB)效应。旋转黑洞(BH)产生的框 dragging生成有效向量势,通过时空间的非对角度分量gtϕg_{t\phi}与超导性凝聚物的宏观相位耦合。我们推导了干涉仪在半径r1r_1r2r_2处的臂上的规范不变AB相位移 Δθ=(4πmMa/)(1/r21/r1)\Delta\theta = (4\pi m^* Ma/\hbar)(1/r_2 - 1/r_1),其中m=2mem^* = 2m_e为库仑对质量,aa为BH旋转参数。令人惊讶的是,对于Sgr~A*预计的相位可达Δθ1024|\Delta\theta| \sim 10^{24}弧度,对于M87*则可达1027\sim 10^{27}弧度,这反映了超大质量黑洞附近巨大的引力磁场通量。我们分析了干涉仪几何的依赖性,证明了在距离r10rsr \gtrsim 10 r_s处库仑对被扰动可忽略,并建立了与几何Berry相位的联系。虽然直接实验实现目前因距离问题远远超出技术能力,但我们的框架提供了将量子相干性与时空曲率联系起来的定量预测,补充了最近观察到的原子干涉仪中引力AB相位的观测。

关键词

引用

@article{arxiv.2602.20337,
  title  = {Aharonov-Bohm Effect for Cooper Pairs in Kerr Spacetime: Gravitomagnetic Phase Shifts from Frame Dragging},
  author = {Erdem Sucu and İzzet Sakallı},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.20337},
  year   = {2026}
}

备注

40 pages, 12 tables, and 10 figures. Comments are welcome