旋转宇宙弦时空中面向自旋-1/2 粒子的 Dirac 振荡子
广义相对论与量子宇宙学
2025-09-29 v2 高能物理 - 理论
摘要
我们研究了包含旋转宇宙弦（具备曲率（缺口）和扭率（螺旋缺陷））的时空中自旋-1/2 粒子的 Dirac 振荡子。该背景几何包含非对角元，采用局部 tetrad 形式进行分析。在圆柱坐标系中，我们推导了协变 Dirac 方程并通过下旋量分量的二阶微分方程精确求解。考察了三种不同的物理构型：(i) 平衡扭率，其中时间和空间贡献相等；(ii) 纯时间扭率（旋转弦）；(iii) 纯空间扭率（螺旋缺陷）。在所有情况下，我们得到用有效角动量 quantum 数表示的精确能谱，该 quantum 数取决于振荡子频率、角缺口参数 \alpha、扭率参数 J_{t} 和 J_{z}，以及纵向动量 k。所得能级将平坦时空的 Moshinsky 振荡子谱谱线推广，包含因背景几何引起的能量和动量相关偏移。我们指出曲率和扭率会分裂能量退极性并诱导解的角结构出现非平凡修正。当曲率和扭率均为零时，可恢复平坦空间的谱线。本工作提供了一个完全可求解的模型，说明时空缺陷如何影响相对论量子系统，为高能物理和凝聚态类比提供了见解。
引用
@article{arxiv.2509.18197,
title = {Dirac Oscillator for Spin-1/2 Particles in a Spinning Cosmic String Spacetime with Spacelike Disclination and Dislocation},
author = {Abdelmalek Boumali},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.18197},
year = {2025}
}