自旋粒子的时空动力学——精确电磁类比
摘要
我们比较了描述自旋测试粒子在引力场和电磁场中运动的严格方程，并证明如果满足马西森-皮拉尼自旋条件，则会出现精确的引力-电磁类比。这些类比为处理引力问题提供了熟悉的框架，也为比较两种相互作用提供了手段。基本差异体现在电磁和引力潮汐张量的对称性和时间投影上。通过比较以下类似设置探索了潮汐张量对称性的物理后果：非自旋/自旋电荷场中的磁偶极子，以及史瓦西、克尔和克尔-德西特时空中的陀螺仪。潮汐张量时间投影的含义通过粒子在不同参考系中所做的功来说明；特别地，发现了一种互易性：在随粒子共动的参考系中，电磁场（而非引力场）对粒子做功，导致其静质量变化；相反，对于“静态观测者”，稳态的引力磁（而非磁场）对粒子做功，相关的势能体现了霍金-沃尔德自旋-自旋相互作用能。还分析了隐藏动量及其反直觉的动力学含义。最后，澄清了关于电磁相互作用和迪克森方程物理含义的一些问题。
引用
@article{arxiv.1207.0470,
title = {Spacetime dynamics of spinning particles - exact electromagnetic analogies},
author = {L. Filipe O. Costa and José Natário and Miguel Zilhão},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.0470},
year = {2016}
}
备注
32+11 pages, 5 figures. Edited and further improved version, with new Section C.2 unveiling analogies for arbitrary spin conditions, and new Sec. 3.2.3 in the Supplement making connection to the post-Newtonian approximation; former Sec. III.B.4 and Appendix C moved to the (reshuffled) Supplement; references updated. The Supplement is provided in ancillary file. Matches the final published version