引力物理中的有效场论方法与引力检验

在本博士论文中，我利用 Goldberger 和 Rothstein 的“扩展物体的引力有效场论”来研究引力理论，并从不同角度审视可从实验中提取的物理信息。在我呈现的第一项工作中，我研究了一种标量-张量引力理论，并处理了点状和线状源的能量-动量张量的重整化。我报告的第二和第三项研究是在检验引力的背景下进行的。迄今为止，实验仅探测到后牛顿展开中高达 $(v/c)^5$ 阶的动力学区域，这对应于广义相对论中辐射区的第一项。相比之下，通过引力波天文学，人们旨在检验广义相对论高达 $(v/c)^{12}$ 阶！因此，设想适用于这一强场/辐射区的检验框架是相关的。在本论文的最后两章中，提出了这样一个新框架。利用有效场论方法，广义相对论的非线性效应由费曼图描述，其中经典引力子与物质源以及彼此之间相互作用。通过用参数标记引力子的自相互作用顶点，例如，可以将 Hulse-Taylor 脉冲星周期衰减的测量转化为对三引力子顶点在 0.1% 水平上的约束；作为比较，LEP 对弱相互作用的三规范玻色子耦合的约束精度为 3%。通过未来的引力波观测，原则上可以通过 Fisher 矩阵分析来约束更高阶的引力子顶点。