[论文解读] Gravitational Meissner Effect

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

Geophysics and Sensor Technology参考文献 3被引用 10

一句话总结

本文在广义相对论的后牛顿极限中提出了引力场对电磁迈斯纳效应的类比，推导出引力伦敦方程，预测致密天体中引力场的屏蔽效应。对于中子星，其计算得到的伦敦穿透深度约为12公里，表明存在类似于超导体的宏观引力排斥效应。

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.

研究动机与目标

• 探究广义相对论中是否存在电磁迈斯纳效应的引力类比。
• 从爱因斯坦场方程的后牛顿近似中推导引力伦敦方程。
• 将推导出的方程应用于中子星，并估算引力穿透深度。
• 探讨致密天体中引力屏蔽的物理含义。

提出的方法

• 从广义相对论的后牛顿近似出发，建立弱场引力的模型。
• 识别引力势与超导体中电磁矢势之间的形式类比。
• 引入描述引力场屏蔽效应的引力伦敦方程。
• 将方程应用于具有恒定密度的球形非旋转中子星模型。
• 求解得到的引力势微分方程，以确定穿透深度。
• 采用适用于引力的伦敦穿透深度公式，引入引力质量密度和引力“相干长度”。

实验结果

研究问题

• RQ1 广义相对论的后牛顿极限中是否能涌现出引力迈斯纳效应？
• RQ2 在该模型下，中子星中的引力穿透深度量级是多少？
• RQ3 引力伦敦方程与电磁版本在数学结构上如何比较？
• RQ4 该模型是否预测致密天体中存在宏观引力屏蔽效应？
• RQ5 哪些物理参数决定了致密天体中引力排斥效应的尺度？

主要发现

• 引力伦敦方程从广义相对论的后牛顿近似中推导而出，建立了与超导电动力学的形式类比。
• 该模型预测典型质量与半径的中子星其引力穿透深度约为12公里。
• 该穿透深度与中子星半径量级相当，表明存在显著的屏蔽效应。
• 结果表明，引力场可能以类似于第二类超导体的方式被排斥出致密天体内部。
• 推导结果支持在极端天体物理条件下引力可能表现出宏观量子行为的观点。