[論文レビュー] Gravitational Meissner Effect

Ralph P. Lano|ArXiv.org|Mar 12, 1996

Geophysics and Sensor Technology参考文献 3被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、一般相対性理論の後ニュートン的極限において、電磁気的メイサナー効果の重力的類似現象を提案し、重力的ロンドン方程式を導出し、高密度天体における重力場のスクリーニングを予測する。中性子星の場合、ロンドン浸透深度は約12 kmであると計算され、超伝導体に類似した巨視的重力排出効果を示唆する。

ABSTRACT

The gravitational analogue of the electromagnetic Meissner effect is investigated. Starting from the post-Newtonian approximation to general relativity we arrive at gravitational London equations, predicting a gravitational Meissner effect. Applied to neutron stars we arrive at a London penetration depth of 12km, which is about the size of a neutron star.

研究の動機と目的

• 一般相対性理論の後ニュートン的極限において、電磁気的メイサナー効果の重力的類似現象が存在するかどうかを調査すること。
• アインシュタインの場の方程式の後ニュートン近似から重力的ロンドン方程式を導出すること。
• 導出された方程式を中性子星に適用し、重力的浸透深度を推定すること。
• 高密度天体における重力スクリーニングの意味を検討すること。

提案手法

• 弱い重力場をモデル化するため、一般相対性理論の後ニュートン近似を導出する。
• 超伝導体における電磁気的ベクトルポテンシャルと重力ポテンシャルの間の形式的類似性を特定する。
• 重力場のスクリーニング効果を記述する重力的ロンドン方程式を導入する。
• 一様密度の球対称かつ非回転する中性子星モデルに方程式を適用する。
• 重力ポテンシャルのための得られた微分方程式を解き、浸透深度を決定する。
• 重力用に適応された標準的なロンドン浸透深度の公式を用い、重力的質量密度と重力的「コherence長」を含める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般相対性理論の後ニュートン的極限から、重力的メイサナー効果が出現しうるか？
• RQ2 このモデル下で中性子星における重力的浸透深度の大きさはどの程度か？
• RQ3 数学的構造の観点から、重力的ロンドン方程式は電磁気的バージョンとどのように類似しているか？
• RQ4 このモデルは、高密度天体における重力の巨視的スクリーニングを予測するか？
• RQ5 重力の排出スケールを決定づける物理的パラメータは何か？

主な発見

• 重力的ロンドン方程式は、一般相対性理論の後ニュートン近似から導出され、超伝導電磁気学と形式的に類似していることが確立された。
• 典型的な質量と半径を有する中性子星に対して、重力的浸透深度は約12 kmであると予測された。
• この浸透深度は中性子星の半径と同等のオーダーであり、顕著なスクリーニング効果を示唆する。
• この結果は、重力場がタイプ-II超伝導体に類似した方法で高密度天体の内部から排出される可能性があることを示唆する。
• 導出結果は、極端な天体的条件下で重力が巨視的量子的挙動を示す可能性を支持する。