黑洞作为自旋粒子加速器的研究

黑洞作为自旋粒子加速器的研究

论文摘要

在2009年,Banados,Silk and West(BSW)第一次提出,在一定的条件下,极端的克尔黑洞可以作为加速器,当碰撞的一个粒子具有临界的角动量时,粒子在黑洞的外视界附近碰撞的质心能量将达到无穷大。我们将这一研究延伸到带宇宙学常数的时空背景,研究发现宇宙学常数在结果中扮演了一个重要的角色。对于克尔反德西特黑洞,这个情况和克尔黑洞一样,需要临界的克尔反德西特黑洞才能使粒子碰撞后的质心能发散。然而,对于克尔德西特黑洞的情况,两个带自旋的粒子能够在视界上发生碰撞并且当其中一个粒子具有临界的角动量的时候,碰撞后的质心能量能够发散。因此,非极端的克尔德西特黑洞能够作为带自旋粒子的加速器,并且能够获得无限高的质心能量。同时,计算带自旋的粒子在Janis-Newman-Winicour(JNW)裸奇点附近碰撞的质心能,将其与史瓦西时空的情况进行对比,从而区分裸奇点与黑洞。最后我们考虑一个特殊的旋转和带电的黑洞(Kerr-Sen黑洞),并计算通过带自旋的粒子碰撞过程从黑洞中提取能量的效率。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 黑洞的发现
  •   1.2 黑洞的分类
  •   1.3 黑洞作为粒子加速器的研究现状
  •   1.4 宇宙学常数的历史由来
  •   1.5 研究粒子加速的物理意义
  • 第二章 带自旋的粒子在黑洞附近的运动
  •   2.1 克尔德西特和克尔反德西特黑洞的时空性质
  •   2.2 带自旋的粒子的运动方程
  •   2.3 带自旋的粒子运动性质的研究
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 粒子在克尔德西特(克尔反德西特)黑洞的视界上碰撞的质心能量
  •   3.1 碰撞质心能方程
  •   3.2 碰撞质心能的研究
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 带自旋的粒子在Janis-Newman-Winicour(JNW)的裸奇点碰撞加速过程
  •   4.1 裸奇点
  •   4.2 JNW的裸奇点
  •   4.3 弯曲时空的引力透镜
  •     4.3.1 引力透镜的基本原理
  •     4.3.2 引力透镜的分类与应用
  •   4.4 自旋粒子在JNW时空与史瓦西黑洞的碰撞质心能的区别
  •     4.4.1 带自旋的粒子在史瓦西时空的碰撞质心能
  •     4.4.2 带自旋的粒子在JNW时空的碰撞质心能
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 带自旋的粒子碰撞的彭罗斯过程最大效率的研究
  •   5.1 彭罗斯过程
  •   5.2 带自旋的粒子彭罗斯过程的最大效率
  •   5.3 带自旋的粒子提取Kerr-Sen黑洞的效率
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果
  • 致谢
  • 附件
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张凇铭

    导师: 张向东

    关键词: 黑洞,加速器,自旋粒子,质心能量

    来源: 华南理工大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 天文学,核科学技术

    单位: 华南理工大学

    分类号: P145.8;TL50

    DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.001458

    总页数: 67

    文件大小: 2324K

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