論文の概要: Bound states of the Dirac equation in Schwarzschild spacetime: an
exploration of intuition for the curious student
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.00905v1
- Date: Sat, 2 Jul 2022 19:57:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-06 23:39:08.365450
- Title: Bound states of the Dirac equation in Schwarzschild spacetime: an
exploration of intuition for the curious student
- Title(参考訳): シュワルツシルト時空におけるディラック方程式の境界状態:好奇心の学生に対する直観の探索
- Authors: Paul M. Alsing
- Abstract要約: シュワルツシルト重力場における量子境界状態の可能性を探る。
我々は、量子力学の学部課程で教えられたクーロンポテンシャルにおける境界状態の初等微分の類推を用いる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: In this work we explore the possibility of quantum bound states in a
Schwarzschild gravitational field leveraging the analogy of the elementary
derivation of bound states in the Coulomb potential as taught in an
undergraduate course in Quantum Mechanics. For this we will also need to go
beyond non-relativistic quantum mechanics and utilize the relativistic Dirac
equation for a central potential as taught in an advanced undergraduate or
first year graduate (special) relativistic quantum mechanics course. Finally,
the special relativistic Dirac equation must be extended to the general
relativistic version for curved spacetime. All these disparate component pieces
exist in excellent, very readable textbooks written for the student reader,
with sufficient detail for a curious student to learn and explore. We pull all
these threads together in order to explore a very natural question that a
student might ask: "If the effective $1/r$ radial potential of the
Schwarzschild metric (with angular momentum barrier), as taught in elementary
GR courses for undergraduates, appears Newtonian-like (with a $1/r^3$
correction), then is it possible to derive quantum bound states in the
Schwarzschild spacetime by simply changing the radial potential $V(r)$ from
$V_C(r)=-e^2/r$ to $V_{Schw}=-G M m/r$?"
- Abstract(参考訳): 本研究では、量子力学の学部で教えられたクーロンポテンシャルにおける境界状態の初等導出の類似性を利用したシュワルツシルト重力場における量子境界状態の可能性を検討する。
そのためには、非相対論的量子力学を超越し、高学年の卒業生(特別な)相対論的量子力学コースで教えられている中央ポテンシャルに対して相対論的ディラック方程式を利用する必要がある。
最後に、特別相対論的ディラック方程式は曲線時空に対して一般相対論的版に拡張されなければならない。
これらの異なる要素の全ては、学生読者のために書かれた優れた、非常に読みやすい教科書に存在し、好奇心をそそる学生が学び、探究するのに十分な詳細がある。
シュワルツシルト計量の効果的な1/r$ラジアルポテンシャル(角運動量障壁を持つ)が、小学校のGRコースで教えられているように、ニュートン的(1/r^3$補正を伴う)であるなら、シュヴァルツシルト時空における量子境界状態は、単に$V(r)$から$V_C(r)=-e^2/r$から$V_{Schw}=-G M m/r$に変化させることで導出できるのだろうか?
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