从世界线量子场论看致密天体的引力散射

本工作中提出了用于计算经典广义相对论两体系统可观测量世界线量子场论（WQFT）方法。黑洞或中子星等致密天体在有效场论中由世界线场描述，其自旋自由度由反对易的 Grassmann 变量高效描述。WQFT 的新结果包括第二后闵可夫斯基阶的引力轫致辐射，以及第三后闵可夫斯基阶的冲量和自旋反冲，均至自旋的二次阶。接下来，给出 WQFT 并全面讨论其 in-in Schwinger-Keldysh 表述、费曼规则和图生成，以及其直接与无束缚运动的散射可观测量相关的一点点函数。在此，我们给出其自由能中第二后闵可夫斯基阶、自旋二次阶的贡献，由此可导出相应阶的冲量和自旋反冲。散射可观测量的计算需要评估多圈积分，对于第三后闵可夫斯基阶可观测量的计算，我们分析了所需的两圈积分。我们的讨论使用推迟传播子，其施加了可观测量的因果边界条件。最后我们转向 WQFT 的结果，首先是两自旋天体散射的引力轫致辐射。该波形与其线动量和角动量通量的辐射信息一并讨论。最后我们给出第三后闵可夫斯基阶和自旋二次阶的保守与辐射冲量及自旋反冲，以及相应微扰阶的保守哈密顿量。结果服从广义 Bini-Damour 辐射反作用关系，其保守部分可用单一标量参数化。