[論文レビュー] Coupling of Gravitation and Electromagnetism in the Weak Field Approximation

Martin Tajmar, Clovis de Matos|ArXiv.org|Mar 3, 2000

Relativity and Gravitational Theory参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、一般相対性理論の弱い場の近似において、電磁気学のマクスウェル方程式に類似した理論的枠組みを提案し、重力場と電磁場の間の結合を明らかにしている。重力電場と重力磁場をそれらの電磁気的類似物に結びつける割合係数kを導入し、物質中における電磁場が重力的効果を生成できること、逆に重力的効果が電磁場を生成できることを示している。イオン電流、スピン整列、高度材料を用いることで、この効果が強化される可能性がある。

ABSTRACT

Using the weak field approximation, we can express the theory of general relativity in a Maxwell-type structure comparable to electromagnetism. We find that every electromagnetic field is coupled to a gravitoelectric and gravitomagnetic field. Acknowledging the fact that both fields originate from the same source, the particle, we can express the magnetic and electric field through their gravitational respective analogues using the proportionality coefficient k. This coefficient depends on the ratio of mass and charge and the ratio between the electromagnetic and gravitic-gravitomagnetic permittivity and permeability respectively. Although the coefficient is very small, the fact that electromagnetic fields in material media can be used to generate gravitational and gravitomagnetic fields and vice versa is not commonly known. We find that the coupling coefficient can be increased by massive ion currents, electron and nuclear spin-alignment. Advances in material sciences, cryogenic technology and high frequency electromagnetic fields in material media may lead to applications of the derived relationships.

研究の動機と目的

• 一般相対性理論の弱い場の領域における重力と電磁気学の構造的類似性を調査すること。
• 電磁場が割合係数kを介して重力場および重力磁気場を生成するメカニズムを特定すること。
• 質量の大きなイオン電流、電子および核スピンの整列を用いた、割合係数kの強化可能性を調査すること。
• 材料科学、冷却技術、高周波電磁場分野の進歩を活用した実用的応用の可能性を評価すること。

提案手法

• 一般相対性理論の弱い場近似を採用し、重力に対してマクスウェル型の形式主義を導出する。
• 重力電場および重力磁場を、電場および磁場の重力的類似物として特定する。
• 質量対電荷比および誘電率・透磁率の類似物を介して、電磁場とその重力的類似物を結ぶ割合係数kを確立する。
• この枠組みを用いて、双方向の結合を示す：電磁場が重力場を生成し、逆に重力場が電磁場を生成する。
• 誘電率および透磁率の類似物を含む物質的性質に依存する係数kの依存関係を分析する。
• 凝縮物質内におけるイオン電流、スピン整列、高周波電磁場を用いた強化戦略を提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般相対性理論の弱い場近似を、電磁気学のマクスウェル方程式に類似した形に再定式化できるか？
• RQ2 この枠組みにおいて、電磁場とその重力的類似物との間の数学的および物理的関係は何か？
• RQ3 物質中における電磁場が、結合係数kを介して測定可能な重力的または重力磁気的場を生成できるか？
• RQ4 実験的または技術的応用を目的とした、結合係数kの強化方法は何か？
• RQ5 電子および核スピンの整列、イオン電流、物質的性質は、重力-電磁気結合の増幅に果たす役割は何か？

主な発見

• 一般相対性理論の弱い場近似は、重力電場および重力磁場が電場および磁場の類似物として現れるマクスウェル型の構造を生じる。
• 電磁場とその重力的類似物を結ぶ割合係数kが存在し、質量対電荷比および電磁気的誘電率・透磁率と重力磁気的誘電率・透磁率の比に依存する。
• 結合係数kは極めて小さくはあるが、ゼロでないため、電磁場が重力的効果を生成できること、逆に重力的効果が電磁場を生成できることの理論的可能성을示している。
• 質量の大きなイオン電流、電子および核スピンの整列、物質中における高周波電磁場を用いることで、係数kを強化できる。
• 材料科学、冷却技術、高周波電磁場技術の進歩により、導出された重力-電磁気結合の顕著な現れが実現可能になる可能性がある。
• この枠組みは、最適化された条件下で、凝縮系内における電磁場を用いて検出可能な重力磁気的効果を生成できる可能性を示唆している。