广义相对论中的自引力粒子系统和状态方程的概念

REMO RUFFINI和SILVANO BONAZOLA
物理。版次。1871767年——1969年11月25日出版

摘要

在不使用传统的完全流体近似或状态方程的情况下,用自洽场方法研究了基态自重标量玻色子或自旋-½费米子系统的平衡构型。多粒子系统由二次量子化自由场描述,在玻色子情况下,该自由场满足广义相对论中的克莱因-戈登方程,ααφ=μ2φ在费米子情况下,广义相对论中的狄拉克方程γααψ=μψ(其中μ=mc公司). 公制系数αβ由爱因斯坦方程确定,源项由平均值给出φ|T型μν|φ从标量场或旋量场构造的能量动量张量算符。状态向量φ|对应于多粒子系统的基态。在这两种情况下,为了完整性,发展了非相对论牛顿近似,并明确指出了狭义相对论和广义相对论引起的修正。对于N个玻色子,都在牛顿处理的有效范围内(密度来自10801054厘米,粒子数从10到1040)以及相对论区域(密度~1054厘米,颗粒数量~1040),我们得到了与传统流体分析完全不同的结果。能量动量张量是各向异性的。发现以下系统的临界质量N个[(普朗克群众)]21040(用于1025g) 处于基态的自引力玻色子,在其上方发生质量引力坍缩。对于N个费米子,典型粒子的结合能是G公司25N个42并达到一个值mc公司2对于N个N个致命一击[(普朗克群众)]1057(用于1024g、 暗示质量~1033g、 半径~106厘米,密度~1015克/厘米). 对于这个数量级或更大的密度,我们给出了完全自洽的相对论处理。它表明状态方程的概念只有在以下情况下才有意义1042克/厘米它证实了Oppenheimer-Volkoff处理具有非常好的近似性。存在引力自旋-位元耦合,但其大小一般可以忽略不计。在这种情况下,仅由引力场将基本标量粒子凝聚在一起的问题是没有意义的。

  • 1969年2月4日收到

内政部:https://doi.org/10.103/PhysRev.187.1767

©1969美国物理学会

作者和附属机构

REMO RUFFINI公司*

  • 新泽西州普林斯顿市普林斯顿大学帕尔默物理实验室,邮编08540
  • 新泽西州普林斯顿高等研究院08540

西尔瓦诺·博纳佐拉

  • 意大利罗马罗马大学马特马提卡分校

  • *由美国国家航空航天局(NASA)国际研究基金会(International NASA Fellowship)和美国医学科学院(Post-doctoral E.S.R.O.)研究基金会支持。
  • 部分时间访问加拿大安大略省温莎大学,加拿大国家研究委员会批准号A4621。

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第187卷,第。1969年11月5日

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