论文摘要
上世纪60年代,I.I.Shapiro提出了利用雷达回波延迟来验证广义相对论[1]。雷达回波单程的时间延迟可以写为:其中γ是PPN参数[2,3],r是粒子距引力源的距离,x是引力源在原点的笛卡尔坐标系的横轴坐标。雷达回波延迟被人们称为广义相对论的又一经典检验,该实验也被用来限制PPN参数γ[2-5]。目前关于γ参数最精确的限制（γ-1）=（2.1 ± 2.3）× 10-5就来自于2003年的Cassini太空探测器的雷达回波延迟实验[3,6]。此后,天文学家在一些天文事件中发现来自数十万甚至上百万光年之外的不同粒子到达地球的时间不同,一些科学家将之归因为不同粒子的Shapiro时间延迟不一样,并期望通过这检验等效原理[7-9]。例如,在引力波GW170817事件中观测到了同源的引力波和伽玛暴,但是二者到达地球的时间有微小差别[10,11]。一些科学家将此解释为为引力波与光的时间延迟不同,并用此来检验等效原理[12,13]。本文的目的就是为了说明Shapiro时间延迟不一定能限制等效原理。首先,这些天文实验精度有限,不确定性因素很多。其次,即使不同粒子时间延迟不一样,也不能说等效原理被破坏。因为引力子如果有质量,那么引力子的速度就可能跟光子不一样,从而导致时间延迟不一样。另外,这些粒子不一定是同时出发的。第二章首先讨论了等效原理与PPN框架。然后计算了有质量粒子与无质量粒子的Shapiro时间延迟公式。计算发现,当γ≠1时,二者形式上有微小的区别。之后讨论了太阳系和银河系尺度的具体实验。计算表明,在银河系尺度上,有质量粒子和无质量粒子速度的差别对达到时间的影响要比时间延迟所带来的差别大得多。第三章首先推导了爱因斯坦标架与约旦标架之间的共形变换,并计算了爱因斯坦标架下Brans-Dicke引力理论中的时间延迟。第四章主要讨论了两个相关问题:第一个是如何利用引力波实验来限制引力子的质量,并计算了天琴探测器对引力子质量的限制能力。第二个是有关有质量引力理论的一些讨论。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 戴宁
导师: 龚云贵
关键词: 时间延迟,等效原理,引力波,有质量引力理论
来源: 华中科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学,信息科技
专业: 物理学,电信技术
单位: 华中科技大学
分类号: TN957.51;O412.1
DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.004043
总页数: 52
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