真空时空检验 Papapetrou 场中的粒子动力学

在本文中，我们考察了受真空时空检验 Papapetrou 场作用的粒子动力学。我们分析始于由 Kerr 与 Schwarzschild 黑洞时空等距所导出的基本电动力学。考虑到满足 Maxwell 方程的 Killing 向量，我们通过在每个时空中固定适当的参考系来求出相应的电场与磁场——Papapetrou 场。对 Schwarzschild 时空考虑类时观测者，而对 Kerr 黑洞则固定局部非旋转（LNR）参考系。为探测此类电磁场的影响，我们研究了带电检验粒子在两时空赤道面中的运动。对 Schwarzschild 黑洞的情形，我们表明在给定参数空间域内，有质量/带电检验粒子可分布于不稳定光子球上。对 Kerr 黑洞，限于具有 LNR 初始条件的轨道，我们表明在排斥构型下中性与带电粒子的轨道间存在明显偏离。对于临界电荷-质量比 $\zeta_*$，检验粒子可存在于 Kerr 逆行光子球中，从而赋予 Papapetrou 场以物理特征。