Энергия центра масс сталкивающихся заряженных частиц

Аннотация

В математическом описании черных дыр существуют различные решения как в рамках общей теории относительности, так и в альтернативных теориях гравитации. Эти решения можно теоретически исследовать, анализируя поведение тестовых частиц, движущихся вокруг черных дыр. Если вокруг черной дыры присутствует магнитное поле, а частицы обладают электрическим зарядом или магнитными свойствами, такие процессы имеют важное значение для проверки теорий гравитации и исследования природы черных дыр. Данное исследование сосредоточено на электромагнитных полях и движении заряженных и тестовых частиц вокруг осесимметричных черных дыр в внешнем магнитном поле, а также на том, как изменяются эффективные потенциалы частиц, особенно на примере метрики Керра–Табу–НУТ.

Цель. Изучение решений черных дыр в контексте квази-Шварцшильдовской и конформной гравитации через исследование движения частиц вокруг черных дыр.

Материалы и методы. Математическая основа макроскопической электродинамики в общей теории относительности; аналитические и численные методы для решения уравнений движения частиц и полей; исследование влияния параметров пространства-времени на движение частиц; анализ того, насколько эти решения отличаются от решений общей теории относительности и их способности проявлять новые эффекты; оценка вклада внешнего магнитного поля в задачу.

Результаты. Впервые было исследовано движение частиц в внешних магнитных полях вокруг черных дыр в контексте квази-Шварцшильдовской и конформной гравитации. Было проанализировано, насколько эти решения отличаются от решений общей теории относительности. Впервые была оценена степень влияния внешнего электромагнитного поля на эти эффекты для рассматриваемых решений. Оценено, насколько хорошо параметр деформации квази-Шварцшильдовского решения заменяет параметр спина в решении Керра общей теории относительности при наличии и отсутствии внешнего магнитного поля.

Заключение. Мы продемонстрировали связи вырождения между магнитным параметром и значениями радиуса ISCO и выяснили, что для двух различных положительных значений отклоняющего параметра радиус ISCO может быть одинаковым для определенных значений магнитного параметра. Это исследование может быть применимо к динамике магнетизированного вещества и нейтронных звезд в условиях, близких к SMQT. Исследование динамики магнитных диполей показало, что максимальное значение квази-Шварцшильдовского поля черной дыры в внешнем магнитном поле эффективно. Значения сингулярного углового момента магнитных диполей и параметра отклонения пространства-времени вокруг черной дыры увеличиваются с увеличением магнитного параметра.