光在強激光脈沖激發(fā)的彎曲時空中傳播的引力Faraday效應(yīng).pdf

1、作為引力和天體物理研究的理論基礎(chǔ)，廣義相對論在邏輯上的嚴謹和數(shù)學上的優(yōu)美得到了廣大理論工作者青睞。由于引力過程及引力效應(yīng)大多涉及大尺度空間和時間，受制于觀測和實驗的手段，廣義相對論得到的直接來自于客觀事實支持并不多.因此通過在地球?qū)嶒炇夷軐崿F(xiàn)的手段直接對廣義相對論預言的引力效應(yīng)進行檢驗將具有重大意義. 廣義相對論和其他度規(guī)理論都預言電磁場產(chǎn)生引力場，使時空彎曲。近年來，高功率短脈沖技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。目前，激光的輸出功率已超過

2、1.3×1016W，聚焦強度達1022W/cm2，并且已經(jīng)可以產(chǎn)生0.2fs的光脈沖。因而探索在強激光脈沖產(chǎn)生的引力場中的引力效應(yīng)和檢測方法引起了越來越多的人的興趣。 眾所周知，電磁波在處于磁場中的介質(zhì)中傳播時其極化面會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這種效應(yīng)被稱之為Faraday效應(yīng)。根據(jù)Kerr場中廣義協(xié)變Maxwell方程的解可以證明，光在引力場中傳播時，將有類似于Faraday效應(yīng)的引力效應(yīng)產(chǎn)生，所以該引力效應(yīng)叫做引力Faraday效應(yīng)。我們

3、的工作是在強激光產(chǎn)生引力場中討論引力Faraday效應(yīng)，目的是探索一條在地球?qū)嶒炇抑杏^測引力效應(yīng)的途徑，從而為廣義相對論的檢驗提供依據(jù)。 本工作的基本理論框架是廣義相對論理論。主要的工作包括以下兩個方面：(1)根據(jù)弱場近似下的線性Einstein場方程，求出了強激光脈沖產(chǎn)生的引力場； (2)通過引力場中的Maxwell方程，運用幾何光學近似，推導出了光的波矢量和極化矢量的傳播方程；在此基礎(chǔ)上，研究了在強激光脈沖產(chǎn)生的引力