光在強(qiáng)激光脈沖激發(fā)的彎曲時(shí)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(duì)論在邏輯上的嚴(yán)謹(jǐn)和數(shù)學(xué)上的優(yōu)美得到了廣大理論工作者青睞。由于引力過(guò)程及引力效應(yīng)大多涉及大尺度空間和時(shí)間，受制于觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)的手段，廣義相對(duì)論得到的直接來(lái)自于客觀事實(shí)支持并不多.因此通過(guò)在地球?qū)嶒?yàn)室能實(shí)現(xiàn)的手段直接對(duì)廣義相對(duì)論預(yù)言的引力效應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)將具有重大意義. 廣義相對(duì)論和其他度規(guī)理論都預(yù)言電磁場(chǎng)產(chǎn)生引力場(chǎng)，使時(shí)空彎曲。近年來(lái)，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(guò)

2、1.3×1016W，聚焦強(qiáng)度達(dá)1022W/cm2，并且已經(jīng)可以產(chǎn)生0.2fs的光脈沖。因而探索在強(qiáng)激光脈沖產(chǎn)生的引力場(chǎng)中的引力效應(yīng)和檢測(cè)方法引起了越來(lái)越多的人的興趣。 眾所周知，電磁波在處于磁場(chǎng)中的介質(zhì)中傳播時(shí)其極化面會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這種效應(yīng)被稱之為Faraday效應(yīng)。根據(jù)Kerr場(chǎng)中廣義協(xié)變Maxwell方程的解可以證明，光在引力場(chǎng)中傳播時(shí)，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(qiáng)激光產(chǎn)生引力場(chǎng)中討論引力Faraday效應(yīng)，目的是探索一條在地球?qū)嶒?yàn)室中觀測(cè)引力效應(yīng)的途徑，從而為廣義相對(duì)論的檢驗(yàn)提供依據(jù)。 本工作的基本理論框架是廣義相對(duì)論理論。主要的工作包括以下兩個(gè)方面：(1)根據(jù)弱場(chǎng)近似下的線性Einstein場(chǎng)方程，求出了強(qiáng)激光脈沖產(chǎn)生的引力場(chǎng)； (2)通過(guò)引力場(chǎng)中的Maxwell方程，運(yùn)用幾何光學(xué)近似，推導(dǎo)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(qiáng)激光脈沖產(chǎn)生的引力