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Einstein引力理论在激光—等离子体相互作用中的应用

2020-11-23阅读(371)

Einstein引力理论在激光—等离子体相互作用中的应用

论文摘要

遵循Einstein相互作用几何化的思想，在广义相对论理论框架研究了光场—等离子体相互作用各种过程。论文分为三个部分。 第一部分应用光与运动介质相互作用的有效度规理论研究了三个不同的光与等离子体相互作用的系统：首先研究了激光脉冲尾随由强激光激发的电子等离子体波时所获得的加速；其次研究多光子电离过程中，激光—等离子体相互作用如何影响多光子电离率；最后研究了脉冲星表面磁层中的磁化等离子体与在其间产生并传播的射电辐射的相互作用修正了射电辐射谱的引力红移。 第二部分首次建立了光在运动的色散介质中有效度规模型，将类Einstein引力理论(即有效度规理论)从非色散介质推广至色散介质领域。其中包括三个内容：首先建立了光与运动的色散介质相互作用的有效度规模型，研究了光与色散介质相互作用中形成的电磁视界、电磁黑洞和Hawking辐射；其次研究了激光—等离子体相互作用过程中等离子体电子如何将电磁场经验为有效几何，将电磁场—荷电粒子系统之间的相互作用等效为等离子体电子所经验的有效度规场，并研究了电子的动力学方程；最后研究了荷电粒子处在引力和电磁场共同作用下的统一的有效度规描述，并研究了相应的荷电粒子动力学方程。 第三部分研究了强激光超短脉冲产生的定域、瞬时引力而诱导的时空弯曲效应。通过探针脉冲与强激光脉冲同步传输，来测量引力效应。研究了探针光极化面Faraday旋转、探针光散射和光子的Berry相等弯曲时空的效应。 本文的主要创新性研究结果归结为以下几点： 1．首次研究并建立了光与运动的色散介质相互作用的类引力模型。得出了光在色散介质中的传播等效于光在有效时空中同时经验度规场及有效势作用的结论。并发现由于色散效应光子获得了有效质量和有效电荷。 2．发现了类似于引力时空中的黑洞结构—电磁黑洞，并导出了相应的视界产生条件。研究了电磁黑洞的Hawking辐射，导出了相应的表面引力和Hawking温度。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 有效度规理论的研究现状
  • 1.2 各种类Einstein引力模型简介
  • 1.3 我们的工作
  • 参考文献
  • 第二章 强激光驱动的光子加速
  • 2.1 引言
  • 2.2 等离子体密度波的产生
  • 2.3 光子运动方程—零测地线方程
  • 2.4 一维运动方程解
  • 2.5 三维运动方程解
  • 2.6 加速光子的聚焦分析
  • 2.7 本章讨论与结论
  • 参考文献
  • 第三章 等离子体背景对多光子电离的影响
  • 3.1 引言
  • 3.2 等离子体介质中的电子运动方程
  • 3.3 等离子体中的多光子过程
  • 3.4 散射理论
  • 3.5 结果分析与讨论
  • 参考文献
  • 第四章 脉冲星表面磁等离子体对射电辐射谱引力红移的修正
  • 4.1 引言
  • 4.2 在脉冲星磁等离子体介质内辐射所经验的有效度规
  • 4.3 辐射引力红移修正的计算
  • 4.4 本章小结和讨论
  • 参考文献
  • 第五章 色散介质中的有效度规理论
  • 5.1 引言
  • 5.2 光在运动的色散介质中传播的有效度规
  • 5.3 光子的有效质量和有效电荷
  • 5.3.1 有效质量
  • 5.3.2 有效电荷和有效势
  • 5.4 运动的色散介质中产生的光黑洞
  • 5.5 Hawking辐射及辐射温度
  • 5.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 等离子体的有效度规理论
  • 6.1 引言
  • 6.2 等离子体中电子的有效度规
  • 6.3 等离子体电子有效度规的非相对论近似
  • 6.4 在有效度规理论框架下等离子体电子的运动方程
  • 6.5 本章小结
  • 参考文献
  • 第七章 统一描述引力和电磁力的广义时空度规
  • 7.1 引言
  • 7.2 荷电粒子在电磁场和引力场共同作用下的广义时空度规
  • 7.3 弯曲时空中受电磁场作用的荷电粒子运动方程的导出
  • 7.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第八章 强激光场产生的引力效应
  • 8.1 引言
  • 8.2 强激光所产生的引力场
  • 8.3 弯曲时空中的Maxwell方程组
  • 8.3.1 弯曲时空中的Maxwell方程组的一般形式
  • 8.3.2 在几何光学近似下弯曲时空中的光子波函数
  • 8.4 强激光脉冲产生的引力场诱导的Faraday效应以及散射现象
  • 8.5 数值估计和本章小结
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间公开发表的论文
  • 攻读博士学位期间完成的科研项目
  • 致谢

    • 相关论文文献

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