物理与电子信息学院2022级本科生国智洋作为第一作者,刘岩老师为通讯作者,烟台大学为第一单位,以“聚合类克尔时空中的量子修正测地线运动”为题,在物理学国际权威期刊《欧洲物理杂志C》发表研究论文。


在广义相对论中,Kerr黑洞描述了旋转黑洞的时空结构,但经典理论中存在奇点问题,导致物理定律失效。为了解决这一难题,圈量子引力理论引入量子修正,将经典Kerr度规扩展为聚合Kerr-like时空,其中量子效应通过参数A_λ参数化。这种时空不仅消除了奇点,还可能形成类虫洞结构,改变粒子在黑洞附近的运动行为。

目前,学术界认为,量子引力修正会显著影响黑洞附近的测地线,如轨道角动量约束和稳定圆轨道的半径变化。从这个角度来看,经典黑洞在量子效应下演化时,其轨道动力学会发生转变,特别是在高曲率区域,量子修正可能主导粒子行为,并影响引力波辐射过程。

国智洋主持学术小组会议
在指导老师的指导下,国智洋通过有效势分析和数值方法,系统探讨了聚合Kerr-like时空中的赤道面测地线,发现量子修正缩小了进入黑洞的轨道范围,减小了最内稳定圆轨道和边缘圆轨道的参数,并改变了周期轨道的偏心率和能量损失。这些发现为未来引力波探测(如太极、天琴、eLISA等)提供了潜在的量子引力测试依据。
“这个过程并不是一帆风顺的。”回顾科研旅程,国智洋表示,广义相对论与引力理论的研究方向极具挑战性,全新的符号表述、复杂的物理图像、与本科所学知识的较大差异都是一个又一个的难关。为此,国智洋利用寒暑假等空余时间,自行学习了微分几何与广义相对论,学习掌握Mathematica等研究工具,不断思索、广泛的阅读文献,依靠着探究物理本质的热忱、对科研的向往和日渐坚实的积累最终攻克难关。“这段经历不仅让我收获了丰富的知识,更让我学会了如何面对挫折、解决问题,也进一步坚定了我未来从事理论物理研究的决心。”国智洋说。
编辑:白天
审核:周玉森
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