弱引力中的引力本征态 I: 带电粒子的偶极衰变率

中子能够在地球引力场中形成引力量子稳态的实验证明表明，需要更详细地研究引力本征态的一般理论性质。尽管量子理论在原子和分子态中的应用几乎是普遍的，但关于在类似类型的引力中心势阱中应存在的假设稳态（尤其是具有大量子数的态）的性质的研究却很少。在本系列论文的第一篇中，我们试图通过为带电粒子在任意给定的初态和末态引力量子态之间发展电磁偶极跃迁率的解析非积分表达式来弥补这一不足。这些表达式是非相对论的，因此在本征态波函数未显著延伸到强引力区域时有效。这些公式可用于获得跃迁率的易处理近似，从而给出与某些类型跃迁相关的总体趋势。令人惊讶的是，我们发现一些高角动量本征态具有极长的寿命和由此产生的稳定性，这掩盖了可用于态衰变的大量通道。