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质量中微子振荡和引力红移

作　者: 陈霞
导　师: 王永久
学　校: 湖南师范大学
专　业: 天体物理
关键词: 广义相对论引力效应质量中微子红移宇宙学常数
分类号: P131
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

由爱因斯坦的引力场方程可以引出许多新的推论,这些推论很多是牛顿力学所没有的,有一些可以给与或多或少的物理解释,这样一些推论被称为引力效应。本文讨论两种引力效应: (1)质量中微子在具有电荷、磁荷和磁矩的中心质量的引力场(CM时空)中的传播相位;(2)当存在宇宙学常数和物质满足能量条件的情况下,我们求出限制各向异性的静态球对称天体的质量半径比的不等式,并得到了各向同性的静态球对称天体的表面红移量的最大值。自Super-Kamiodande实验证明中微子具有质量以来,关于质量中微子的理论和实验方面的研究也越来越多,特别是它在弯曲时空中的性质。此时,引力场的存在使得闵可夫斯基时空中的洛伦兹变换将由黎曼时空中的广义坐标变换代替。另外,早在1958年,Pontecorvo就指出,如果中微子质量不为零,则不同种类的中微子之间可能会相互转化,即产生中微子振荡现象。由中微子振荡的量子力学可知,在探测点发现一种中微子转化为另一种中微子的振荡几率与混合角、中微子束的平均能量、中微子产生源与探测器间的距离以及两种中微子的质量平方差有关。本文通过把平直时空中的干涉相因子的计算推广到弯曲时空中,计算了质量中微子在具有电荷、磁荷和磁矩的中心质量的引力场(CM时空)中沿短程线传播的相位,给出了质量中微子沿径向(θ＝0)传播时该相位的表达式,得到了该相位与天体的电荷、磁荷和磁矩及中微子的质量、距质量源无限远处的能量和源—探测器间的固有物理距离有关的结论。光谱线的引力红移效应是广义相对论著名的经典实验验证之一,它实际上是验证了广义相对论的基本原理——等效原理。引力红移效应对不同的引力参量的依赖性使它各具特点。众所周知,对于由理想流体构成的静态球对称天体,其表面红移的最大值是2。本文第三章计算得出在考虑存在宇宙学常数且构成天体的物质满足能量条件的情况下:(1)各向异性静态球对称天体引力质量满足的不等式, (2)静态球对称天体的表面红移z将满足(?),其中Λ为宇宙学常数,(?)为天体的平均能量密度,此时,天体的表面红移的最大值将小于2。

全文目录

中文摘要  3-5
英文摘要  5-9
第一章绪论  9-13
第二章质量中微子在CM场中的传播相位  13-27
  2.1 引言  13-17
  2.2 平直时空中的质量中微子振荡  17-20
  2.3 爱因斯坦引力理论中的质量中微子振荡  20-21
  2.4 质量中微子在CM时空中的传播相位  21-27
    2.4.1 在CM时空中质量中微子沿短程线传播的相位  21-23
    2.4.2 弱场近似下质量中微子沿径向(θ=0)短程线传播的相位  23-25
    2.4.3 总结  25-27
第三章静态球对称天体的表面红移  27-41
  3.1 广义相对论恒星的引力平衡  27-29
  3.2 宇宙学常数和能量条件  29-34
    3.2.1 宇宙学常数  29-32
    3.2.2 能量条件  32-34
  3.3 存在宇宙学常数时的静态球对称天体的表面红移  34-41
    3.3.1 爱因斯坦方程  35-36
    3.3.2 质量半径比的最大值  36-41
第四章总结与展望  41-43
参考文献  43-47
攻读硕士学位期间完成的论文  47-48
致谢  48-49

质量中微子振荡和引力红移

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