[论文解读] de Sitter angular momentum conservation in special relativity and spin origin of dark energy

Jia-An Lu|arXiv (Cornell University)|Aug 9, 2015

Cosmology and Gravitation Theories被引用 1

一句话总结

本文提出了一种 de Sitter (dS) 特殊相对论框架，引入了两个守恒的角动量（AM）流：一个五维 dS-协变的 AM 流，统一了能量-动量与四维 AM；以及一个可推广至 dS 引力的 dS 不变 AM 流。其关键贡献是预测了由 dS-协变流的自旋部分产生的固有能量-动量张量，通过自旋诱导的宇宙学效应，为暗能量提供了新起源。

ABSTRACT

In de Sitter (dS) special relativity (SR), two kinds of conserved currents are derived. The first kind is a 5-dimensional (5d) dS-covariant angular momentum (AM) current, which unites the energy-momentum (EM) and 4d AM current in an inertial-type coordinate system. The second kind is a dS-invariant AM current, which can be generalized to a conserved current for the coupling system of the matter field and gravitational field in dS gravity. Moreover, an inherent EM tensor is predicted, which comes from the spin part of the dS-covariant current. All the above results are compared to the ordinary SR with Lorentz invariance.

研究动机与目标

• 通过构建与 dS 对称性相容的守恒流，将狭义相对论扩展至 de Sitter 时空。
• 在五维 dS-协变框架内，统一能量-动量与四维角动量流。
• 推导适用于 dS 引力中物质-引力耦合系统的 dS 不变 AM 流。
• 研究 dS-协变流的自旋部分中固有能量-动量张量的出现机制。
• 探讨该框架对通过自旋自由度解释暗能量起源的启示。

提出的方法

• 推导一个五维 dS-协变角动量流，使其在惯性系坐标系下统一能量-动量与四维角动量。
• 利用 dS 对称性构建 dS 不变 AM 流，确保其在 de Sitter 变换下保持不变。
• 将 dS 不变 AM 流推广，以描述 dS 引力中物质与引力场的耦合系统。
• 从 dS-协变流中提取自旋部分，以识别其内在的能量-动量张量。
• 将推导出的流与张量与标准 Lorentz 不变特殊相对论中的结果进行对比，突出其差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 de Sitter 特殊相对论的五维 dS-协变框架中，如何统一角动量与能量-动量？
• RQ2 dS 不变流在描述 de Sitter 时空中物质-引力系统时起什么作用？
• RQ3 dS-协变流的自旋部分如何生成一个固有的能量-动量张量？
• RQ4 dS 特殊相对论中的守恒流与标准 Lorentz 不变特殊相对论中的流有何不同？
• RQ5 自旋诱导的能量-动量张量能否为暗能量的起源提供机制？

主要发现

• 推导出一个五维 dS-协变角动量流，其在惯性系坐标系下统一了能量-动量与四维角动量。
• 构建了一个 dS 不变角动量流，可推广为 dS 引力中物质-引力系统的守恒流。
• 从 dS-协变流的自旋部分中涌现出一个不依赖外部源的固有能量-动量张量。
• 所推导的 dS-协变与 dS 不变流与标准 Lorentz 不变特殊相对论中的对应流存在根本性差异。
• 自旋诱导的能量-动量张量为暗能量的起源提供了潜在机制，将量子自旋与宇宙学膨胀联系起来。