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引力辐射与电磁辐射的对偶性和磁引力在超导体中的效应

陈震亚  
【摘要】: 引力波是爱因斯坦广义相对论的一个重要预言,证实这一预言,不仅是对广义相对论最有效、最严格和最激动人心的检验,而且对天体物理学、粒子物理、量子场论等基础学科有重大的推动作用,对通信、宇航等技术领域,也将打开一个全新的窗口。 自从1969年韦伯宣布探测到了引力波以来,物理学家和工程师们已开展了大量的关于引力波探测的理论和实验工作,然而遗憾的是至今还是零结果,引力波存在的唯一证据是PSR1913+16中子双星辐射阻尼效应。这些理论分析和实验方案,大部分都是针对低频段引力波的。近年来,高频引力波的电磁响应以其新颖的方案,较高的理论灵敏度、较低的经济技术成本和广泛的更高的技术价值,在引力波探测领域已经成为一个新的亮点,并与传统的引力波探测形成了很好的互补性。超导材料优异的电磁特性,物理学家们提出的电磁相应的引力波探测方案中,几乎都有超导材料和超导技术的身影。本文考察了在磁引力场存在情况下超导体的若干电磁效应,发现在磁引力场存在下超导体内的磁场和磁引力场的分布情况,提出了一种新的探测方案并讨论了其可能性。 本文对引力理论进行了较为系统的阐述。回顾了自牛顿到爱因斯坦的引力理论的发展,并对现代引力理论进行了有选择的介绍。作为重点,介绍并评述了超导技术和超导材料在引力波探测上所起的作用。通过对引力场中的麦克斯韦方程的推导,得到了引力场对超导材料中的电磁属性的引力修正,而这些修正部分在忽略引力场的情况下可以自然地恢复到原伦敦方程的结论。作为扩展,利用这些修正,并在别人工作的基础上,提出一个基于超导体中引力子与库伯对的类光电效应来探测引力波的理论模型,为高频引力波探测提供新的思路。


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