[논문 리뷰] A uniformly accelerated charge and the question of Schott energy-momentum

Ashok K. Singal|arXiv (Cornell University)|2018. 02. 21.

Quantum and Classical Electrodynamics참고 문헌 17인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 등가속도를 갖는 전하가 그 순간의 정지 참조계에서 전자기파를 방출하지 않음을 입증한다. 가속도에 의존하는 필드가 횡방향 속도 필드 성분으로 인해 모든 거리에서 완전히 상쇄되기 때문이다. 오랫동안 지속된 가정과는 달리, 이러한 전하 주변의 전자기장에는 방사 반작용과 관련된 슈롯 에너지-운동량이 존재하지 않으며, 이는 강한 등가원리와의 일관성을 뒷받침한다.

ABSTRACT

We show that in the case of a uniformly accelerated charge, in its instantaneous rest frame, there is only a radial electric field as the acceleration fields get cancelled neatly {\em at all distances} by a transverse term of the velocity fields. Consequently, there is no electromagnetic radiation, even in the far-off zone, from a uniformly accelerated charge, in agreement with the strong equivalence principle. We also demonstrate that, contrary to the ideas prevalent in the literature, there is no evidence of any acceleration-dependent Schott energy-momentum within the electromagnetic fields, in the vicinity of a uniformly accelerated charge.

연구 동기 및 목표

• 등가속도를 갖는 전하가 전자기파를 방출하는지 여부에 대한 오랫동안 지속된 역설을 해결하기 위해.
• 등가속도를 갖는 전하 주변의 전자기장에 슈롯 에너지-운동량이 존재하는지 여부를 검토하기 위해.
• 등가속도의 맥락에서 전자기 이론이 강한 등가원리와 일관한지 테스트하기 위해.
• 등가속도 원천에 대해 복사 필드를 결정하는 데 있어 속도 필드와 가속도 필드의 역할을 명확히 하기 위해.

제안 방법

• 등가속도를 갖는 전하의 순간 정지 참조계에서의 전자기장 성분 분석.
• 전자기장의 속도 필드(전하 속도에 의존)와 가속도 필드(전하 가속도에 의존)로의 분해.
• 횡방향 속도 필드 성분이 모든 근방 거리에서 가속도 필드를 정확히 상쇄함을 보여주는 명시적 계산.
• 리엔아르드-비히르트 포텐셜을 사용하여 가속 전하의 정지 참조계에서의 전체 필드 구조 유도.
• 가속도에 의존하는 슈롯 항을 탐지하기 위해 전자기 에너지-운동량 텐서 평가.
• 복사 특성을 평가하기 위해 원거리 영역에서의 필드 거동 비교.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 등가속도를 갖는 전하가 그 순간의 정지 참조계에서 전자기파를 방출하는가?
• RQ2 등가속도를 갖는 전하 주변의 전자기장에 슈롯 에너지-운동량이 존재하는가?
• RQ3 속도 필드와 가속도 필드는 어떤 방식으로 모든 거리에서 순수한 필드 구조를 결정하는가?
• RQ4 등가속도를 갖는 전하에서 복사가 발생하지 않는다는 사실이 강한 등가원리와 모순되는가?

주요 결과

• 순간 정지 참조계에서 모든 근방 거리에서 가속도 필드가 횡방향 속도 필드 성분에 의해 정확히 상쇄된다.
• 복사 필드가 완전히 상쇄되므로, 원거리 영역에서도 전자기파가 방출되지 않는다.
• 등가속도를 갖는 전하 주변의 전자기장에 검출 가능한 슈롯 에너지-운동량이 존재하지 않는다.
• 결과는 강한 등가원리와 일관하며, 국소적 정지 참조계에서 등가속도를 갖는 전하에서 복사가 관측되지 않기 때문이다.
• 상쇄 메커니즘은 정확하며, 전하에서의 거리에 관계없이 항상 성립한다.