双星脉冲星对具有中程力的标量-张量理论的约束

在引力实验中，寻找中程力一直备受关注。在本文中，针对具有中程力的标量-张量理论，我们首先在一般物质（无特定状态方程）和 $N$ 个质点的一阶后牛顿（1PN）近似下，推导了度规和运动方程（EOMs）。随后，给出了谐和坐标下双星脉冲星的长期近星点进动 $\dot{\omega}$。之后，利用四个双星脉冲星的数据（PSR B1913+16、PSR B1534+12、PSR J0737-3039 和 PSR B2127+11C）来约束中程力，即参数 $\alpha$ 和 $\lambda$。$\alpha$ 和 $\lambda$ 分别代表中程力耦合的强度及其长度尺度。如果 $\beta=1$（其中 $\beta$ 是类似于标准参数化后牛顿参数 $\beta_{PPN}$ 的参数），则来自四个双星脉冲星数据的极限分别为 $\lambda=(4.95\pm0.02)\times10^{8}$m 和 $\alpha=(2.30\pm0.01)\times10^{-8}$。当在 1$\sigma$ 置信水平下考虑三个自由度（$\alpha$、$\lambda$ 和 $\bar{\beta}\equiv\beta-1$）时，得出 $\alpha=(4.21\pm0.01)\times10^{-4}$、$\lambda=(4.51\pm0.01)\times10^{7}$m 和 $\bar{\beta}=(-3.30\pm0.01)\times10^{-3}$。通过对具有中程力的标量-张量理论的研究，表明参数 $\alpha$ 与参数 $\gamma$ 直接相关（$\alpha=(1-\gamma)/(1+\gamma)$）。因此，这给出了双星脉冲星对 $1-\gamma$ 的约束，在三个自由度下约为 $10^{-4}$。