Sự chuyển hoá của photon thành các hạt nhẹ trong trường điện từ ngoài

izDAI HOC OliÓC CIA HA NÓI • • • TUIj'i\(ì 1)41 HOC KIlOyl HOC TU' iXHIIÌiX :h.+ +.-( + :k + + -k + :h :h =\= :V :ff D A N G V A N SOA -^•^ SlJ ClIUYÉI^ IIOA CIJA PIIOTOI\ TIlAl^ll €\C H A T JMUE TRONCiì TRlfÒI\C;i BIÈN TÌf I\GOAl IvUàn àn Phó tién sT khoii hoc toiiii - ly IVIaso: - NGUÒI HirÒNG DAN KHOA IIQ^^: ien sT : ^ffìiyen Xudn '/fan Filò tien : 'Koàng 9^/jgc Long >CT6Ni?-V^!^^^/*f;6ll HA NOI - 1996 MUC LUC IMO BAU Chirong I : LUONC; I Ù BOA IRUÒNC; HAP DAN Si Ly thuyét hàp dàn Einstein 11 S2 Lupiig tu boa trucmg hàp dàn 13 B IvBgrangìan tuoiig tàc cùa truóng hàp d i n voi mot so truòìig vat chat 18 Lagrangian imyng tàc cùa lrU(Vng hAp dÀn vói Irmyng dien lù 18 Lagrangian luctng làc cùa lrU(Vng hAp dÀn vói lru'(yng vO huc'mg 19 a TrucVng vO huóng Irung boa 19 b Truòng vO huCyng phùe 20 Lagrangian Imnig làe cùa IrucVng hAp dÀn vói Irmnig s|iinor 20 Chmmg II : SV QUAN(; SINH CÙA GRAVn ON IK)! PHOtON TRONG TRUÒNC; f)IEN TÌJ N(,()ÀI W Lagrrangian tuong tàc va yéu to ina tran 25 55 Su quan^ sinh dien trucmg 27 56 Su quan^ sinh tu truòiig 31 vSuquang sinh Inmg lùIruiVng déu kìch thiróc a x b x e 3| Su' quang sinh Irong lù imcrng cùa vSelenoid 33 NhAn xél ^9 Chirong fi! : SlJ CHlìYf^.N HOA (JRAVITON THÀNH PHO lON I RONt; TRUONC; f)iftN TÙ N(;OAI nif:N THif:N TUAN HOÀN 57 Su chuyén boa (ìraviton thành Photon trmmg dien tù npoài mot song i'Eio 42 Tieì dien xa vi phAn 42 NhAn xel 49 58 Sir ehuyén boa (Jraviton thành Photon truòng dien tù vói mot song TEm -'^O Tieì dien xa vi phAn 50 NhAn xél 53 59 Cgng huóng tham so Tieì dien xa vi phAn NhAn xél 55 55 5H Chirovg fV : Sy CHUYfiN HOA PHOTON THÀNH AXION TRON(; TRUÒNG f)IÉN TÙ NGOÀI SlO Lagrangian tuong tàc va yéu to ma tran 62 Si I Su chuyén hoà Photon thành Axion dien trmmg déu 65 Tieì dien xa vi phAn 65 Dành già so he C.G.S 67 S12 Su chuyén hoà Photon thành Axion tù truòtig cùa Selenoid 69 Tieì dien xa vi phAn 69 Dành già so Irong he C.G.S 71 NhAn xél ehung 72 KfiriJiAN 75 Pilli MICA 77 rntuA'cn 78 TAI LIÉII TIIAIVI KIlAo 80 MODAU Mot nhùng tien doàn quan Irong nhAÌ cùa ly Ihuyeì immg do'i long quài su lón lai cùa song hAp dÀn Einstein nguòi dÀu tien nghien cùu vAÌi de này, Trong nhùng nam gÀn dAy càc nhà vAl ly rAÌ quan lAm deìi hai hai girl Ihuyeì ly Ihuyeì tien doàn Gravilon va Axion, vi ehùng lien quan deìi nhùng vAÌi de cùa ly Ihuyeì vAI ly hien dai - ly Ihuyeì hAp dÀn Imnig lù (QG) va ly Ihuyeì sAc dOng lue hoc lucyng (ù (QCD) MOI cAu hói lu nhien dal là: Vói diéu kien ky IhuAI hien lieu co Ihé' phàl hien ehùng Irong phòng Ihi nghiem hay khOng? Nhu ehùng la dà bieì, niOI hai neu eó dinh hai Photon (Iwo - Photon verlex) Ibi eó the' duoe sinh Photon di vào Irong Irurmg dien lù ngoài, Gravilon va Axion nhùng hai nhu vAy Vi lrU(yng dien lù nén nen momen góe khòng bao loàn, do eó thè cì^n lói càc Irang Ihài spin va phAn ciré khàe nhau, chàng han, su pha IrOn cùa Photon Irong Irmyng dien lù eó thè'dÀn lói Irang Ihài spin hoac 0, dò Gravilon va Axion (94|, |95| Gravilon- luctng lù quan Irong nhAÌ cùa ly Ihuyeì hAp dhu luOn dói \\xa\^g nghien cùu cùa nhiéu cOng trình khoa hoc ca ly Ihuyeì lÀn ihirc nghiem nhùng nam gÀn dAy | I | , (22|, |55|, (80j, [811 Do linh eirc ye'u cùa mình, tuoìig làc hAp dÀn truóe dAy IhucViig chi' duoe xcm xél nghien cùu càc dói luciìig lón cùa vu Iru ma khOng Ihich bop vói càc diéu kien Irai dAÌ, dac biet nghien cùu hai co han Tliuc IO, Irong vu Iru bao la: càc tàn sao, càc dOi, càc Ihien Nueleon Chùng la khOng ihe bó qua lirtyng làe cùa Gravilon v ó i càc hai c(y han, dac biei Pholon |211 Trong càc cOng Irình nghien cùu (22|, (25j, (30| càc làc già da chi ràng: T r o n g mot khOng gian lAp dÀy bòi lru(2)B'(I)- = -t''(k)t''^(k)+B'(l)F>(l)(8'(l)s^(I)+8'(2)s72)) + E'(2)F>(2)(B'(2)B^(2) +8'(I)E^(1))+B'(1)B^(8'(1)8'^(1)+E'(2)B^2))+!^(2)B^(2)(B'(2)S^2)+B'(1)F>(1)) ^l'>ik)t^'(k) + i'Y+t''t'^ Dó diéu phai chCrng minh 79 TÀI LIEU THAM KHAO I TIENG VIET Hoàng Ngoe Long, Dàng Van Soa, TrÀn Anh Tuàii Bao eào lai bòi righi VAI ly loàn quc^'c lÀn thù IV, Ha nói, 5-8/10/1993, Ir 14 Hoàng Ngoe Long, Dàng Vàn Soa, TrÀn Anh TuAÌi Bào eào lai bòi nghi VAI ly ly Ihuyél lÀn ihù XIX, Ha Icìng, 25-30/7/1994, lr.4 Hoàng Ngc)c Long, Dàng Vàn Soa Bào eào lai bòi nghj vAl ly ly Ihuyél lÀn Ihù XIX, Ha long, 25-30/7/1994, lr.7 Nguyén XuAn Hàn, Dàng Vàn Soa, Eap Ponna Tap chi khoa hoc Dai hc)c QuCk già Ha nc>i, No I (1994) 17-22 Nguyén XuAn Hàn, Dang Van Soa, Eap Ponna Tap chi khoa hoc, Dai hc)c QuCk già Ha nói No (1994) 17-22 Hoàng Ngoe Long, Dàng Van Soa Bào eào lai bòi nghi vAI ly ly Ihuyél lÀn Ihù XX, Cùa lò, 29/7 - 2/8/1995, ir Dang Vàn Soa Thòng bào khoa hc)c ccy ban, DHMDC, No.4 (1995) 48-51 Hoàng Ngc)c Long, LuAn àn Phó lién sT, Ha nói (1986) Nguyén XuAn Hàn, Bài giang co hc)c lucmg lù Dai hoc Tòng hcyp -1983 10 Nguyén XuAn Hàn, Bài giang ly Ihuyél ImcVng luc/ng lù, Dai hoc Tc^ing hcyp-1984 11 Dào vong Due, Bài giang lai Trung lAm vAI ly ly ihuyél Ha nói 1985 12 Hoàng Ngc)c Long, Bài giang ve ly Ihuyél chuÀn, Dai hc)c Su pham 1992 13 Hoàng Ngoe Long, Le Kliàc Huc'mg, TCVL lAp XII No 1, (1987)35-39 14 Le Khàe Huc'mg, LuAn àn Phó lién sT, Ha n()i 1987 15 L Landau, E Lifshilz, Ly ihuyél ImcVng phÀn I, Ha nói 1986 80 II TIÉNG ANH 16 Hoang Ngc)c Long, Dang Van Soa and Tran Anh Tuan, Physics Lcllci A 186(1994) 382-386 17 Hoang Ngc)c Lcmg, Dang Van Soa and Tran Aih Tuan, Mod Phvs Leu A, Voi.9, No.39 (1994) 3619-3627 18 Nguyen Xuan Han, Hoang Ngc)c Lcmg and Dang Van Soa, CNRS, Marseille CPl - 94/l\3080 (1994) Communicalions in Physics, Voi 4, No 4(1994) 172-175 19 Hoang Ngoe Long, Dang Van Soa and Tran Mh Tuan, ICTP, Tricsic preprint lC/95/1 17 Phys Lell H 357, 469-474 (1995) 20 Hoang Ngoe Long and Le Kliac Huong, Can .1 Phys (1990) 68 21 j A Wheeler, (rravifafinn, Freeman, San Francisco (1973), 71 22 G A Lupanov, Zh Eksp Teor Fi/ 52, I 18 (1967) 23 ,ì M Cohen, Phys Rev _148, 1264 (1966) 24 V De Sabbaia, D Boccalelli and C Guakii, Yad Fi/ 924 (1968) 25 D Boccalelli, V De Sabbaia, P Fortini and C Guakii, Nuovo Cimenlo 70n, 129(1970) 26 D Boccalelli and F Occhionero, Lell Nuovo Cimenlo 2, 549 (1971) 27 L P Grishchuk and M.V Sa/kin, Zh Eksp Teor Fi/ 65, 441 (1975) 28 L.P Grishchuk, in Proci9lh Ini Coni, on General Relalivitly and Gravilalk)n, Jena 1980, ed E Schnul/er (Cambridge Univ Press, Cambridge, 1983) p 255, and rererences Iherein 29 M S Tumcr, Phys Rev 1)33, 889 (1986) 30 L P Grishchuk, Zh Eksp Teor Fiz 67, 825 (1974) 31 E.Whillaker, From Euclid lo EdIinglon, Tarner Leclures, 1974, p 124 32 V De Sabbaia, P Fortini, C Gualdi ;md L Fortini Biironi, ACXA Phys Poi B5, 741 (1974) 33 V L Gin/Jung and V N Tsylovich, Radio Fi/ika, 18, 173 (1975) [Sov Phys - Radio F^hys C)uanlum, El, 18, 125 (I975)| 34 U Gerlach, Phys Rev Lell 32, 1023 (1974) 81 35 D.M.Chilre, R.H.Price and VD.Sandberg, Phys.Rev 1)11, 747 (1975) 36 M.johnslcm, R.RulTini and F.Zcriili, Phys Rev Lell 31, 1317 (1973) 37 W Unruh and D Olscm, Phys Rev Leu 33, 1116 (1974) 38 R A Mal/ner, Phys Rev 1)14, 3274 (1976) 39 M E Gcrlsenshlein, Zh Eksp Teor Fi/ 41 113 (1969) 40 G.Papini and S.R.Valluri, Can.J.Phys.53, 2306(1975); 53, 2312(1975) 4I I Weber and G Hinds, Phys Rev 128, 2414 (1962) 42 W K Delogi and S j Kovacs, Phys Rev DI^, 237 (1977) 43 R P Feynman, Acla Phys Poi 24, 697 (1963) 44 S N Gupla, Proc Phys Soc A 65, 161 (1952); Proc Phys Soc A 65, 608 (1952) 45 D Boccalelli, V De Sabbaia, C Gualdi and P Fortini, Nuovo Cimenlo 48A58(1967) 46 .1 D Jackson, Classical EIccln)dynaniics, Second Eclilion (Wiley, New York, 1975) 47 .1 D Bjorken and S D Drell, Relalivislic (^uanlum Mechanics (Mc Gravv-Hill, New York, 1964), p 101 48 M .1 DulT, in General Relalivily and Gravilalion, ed M A HH Maccallum (Cambridge Universily Press, 1987), p 18 49 G Gemian, Class Quanlum Grav., 2, (1985) 445 50 Th Kaluza, Sil/ungber Preuss A cad wiss Berlin Malh.Phys K 1.966 51.() Klein, Z Phys 37 (1926) 895 52 T Ajypel Quisl and A Chodos, Phys Rev 1)28 (1983) 772 53 M.J Du(T, B E W Nilscm and C N Pope, Phys Rep 1930 (1986) 54 O.P Sushkov and l.B Kliripk)vich, Soviel Physics, JETP 39, I (1975) 55 Y S Vladimirov, Einslein Colleclion 1972, Moscow, 1974 56 WÌ.G Gerdonc), R Gianci, M Francaviglia and M Tollcr (World Scienliric, 1989), p.560 57 D Scckcl and M S Tumer, Phys Rev 1)32, 3171 (1985) 82 58 C H Albrighl, Smilh and S H Tye, Phys Rev 1)21, 71 (1980) 59 S V Traiman, F Wilc/ek and A Zee, Phys Rev 1)16, 152 (1977) 60 G C Branco, Phys Rev Lell 44, 54 (1980) 61 W K Logi and A R Mickelscm, Phys Rev 1)16 (1977) 2915 62 V B Braginsky, L P Grishchuk, A G Doroshkevich, Yi B Zekclovich, I D Novikov ;ind M V Sa/hin, Zh Eksp Teor Fi/ 65, 1729 (1973) [Sov Phys .FETI» 38, 865 (1974)| 63 C H Lee, L Malh Phys 17, 1226 (1976) 64 L P Grishchuk and A G Polnarcv, in General Relalivily and Gravilation, ed A Held (Plelum, 1980) 65 P C Pelers, Phys Rev D13, 775 (1976) 66 General Relalivily, cds S W Hawking and W Israel, Cambridge Universily Press, 1979 67 K Dan/mann, in Second Course Cuirenl Topic in Aslrolundamcnlal Physics, cds N Sanche/ and A Zichichi (1992) p 349 68 S Kawamura, in Proc of Ihe Inler Symposium on Nculrino Aslrophysies, ediied by Y Su/uki and K Nakamura ( 1992) p 461 69 G Gialla el al., in Proc of Ihe 7lh ICFA workshop on Bcam Dynamics, UCLA 1991 70 R A Hulse and H Taylor, Aslrophys J 195, L5 (1975) 71 F .1 Dyson, in Inlerslellar CommunicaUon, A G W Cameron edilor, p 118, Benjamin, New York (1965) 72 T Damour, Aslrophysies, Cargcse 1986, p 3, Plenum Press, New York (1987) 73 LHoof, G Vellman, M Ain Insl Henri Poincaré, 20, 1974 74 L P Grishchuk and M V Sa/hin, Sov Phys lETP 41 (1975) 787 75 K Abdullah el al., Phys Rev Lell 65, 2347 (1990) 76 H N Long and L K Huong, Mod Phys Lell A, Voi 6, No 25 (1991)2315-2322 77 A Held, ed., "General Ralalivily iuid Gravilalion", Voi 2, Plenum Press, London 1980 83 78 .1 Liu and L Wolfenslein, Nucl Phys n289, (1987) 79 G RaKeh and L SlodoIsky, Phys Rev 1)37, 1237 (1988) 80 E Analdi ci al., Europhysics Lellers 3, 1325 (1987) 81 D S Kollun, Aner .1 Phys 50, 527 (1982) 82 A C Melissinos, Nuovo Cimenlo 62B, 190(1981) 83 F Pegoraroel al., Phys A l i , 1949(1978) 84 C M Caves, Phys Leu 80B, 323 (1979) 85 C E ReeceeI al., Phys Lell 104A, 342 (1984) 86 P Reiner el al., Phys Lell I76B, 233 (1986) 87 D Dicus, E Kolb, V Teplil/, Phys Rev 1)18, 1829 (1978) 88 Ipser and P Sikìvie, Phys Rev Lell 50, 925 (1983) 89 R Dashen, Phys Rev 1983, 1245 (1969) 90 F Wile/ek, Phys Lell 144n, 391 (1984) 91 R D Peccei and H Quinn, Phys Rev Lell 38, 1440 (1977) 92 S Weilx^rg, Hiys Rev Lell 40,233 (1977); F Wile/ek, ibid 40, 279 (1977) 93 E W Kolb and M S Tumer, The Early Universe, Addison - Wesley Pubi Co., 1990; M S Tumer, Phys Rep 197, 67 (1990); G G RalTell, Phys Rep 198, (1990) 94 .1 Kim, Phys Rev Lell 40, 233 (1977).; M A Shilman, A I Vainshiein and V I Zakharov, Nucl Phys R166, 493 (1980) 95 W A Bardcen and S H Tye, Phys LcII 74n, 229 (1978) 96 D B Kaplan, Hai-vard Reporl No HUTP-85/A014, 1985 97 P Sikivie, Phys Rev Lell 51, 1415 (1983); Phys Rev 1)32, 2988 (1985) 98 M Minowa, Y Inouc, T Asanuma and M Inamura, Phys Rev Lell 71,4120(1983) 99 C Hagman, P Sikivie, M.S Sullivan and D.B Tanner, Phys Rev 1)42, 1297(1990) 100 M Dine, W Fischlcr and M Sredmiki, Phys LcU I04n, 199 (1981) 101 P.Sikivie',DRTaiiiTaiuidYunVVang,niys.Rev.I)5(),Nc).8(1994)4744^748 84 III PHAN TIENG NGA 10-^ II lì MniiKeiiHM d>n:ni'ier;KMr no.iifl u OÒHIICM rcopuH oriioc irrcMii.iiociM M \9(^H I ) l j l (hiuijircMclì M lloiioii y c l ) l l T 1973 127 IO I X AxHc.ìcp |{ li Ix'pf^cTeiiKnii Kuariroiìaji M 1969 85 -UICK rpoJUIll^^^lKa [I.I\K;I /^^ ^v iw- V-^A'-^^ [...]... SINH TRONG TÙ TRUÒNG 1 Su* quang sinh trong tù truòìig déu kich thuóc a x b x c Chùng ta xél sxx phàl sinh Gravilon bcVi Pholon trong mot tù IrucVng déu kich IhucVc a x b x c Già su huc'mg cùa lù IrucVng song song vcVi Iruc z, lù Irucyng déu eò eUcVng dò B, eàe ihành phÀn lensor cuc"^mg dò dien lù Iruc'mg là: F'' = - F - ' = B (85) Ye'u [6 ma IrAn Irong trUcyng hcyp này eò dang: 4{2n) q^ (86) Trong. .. ben ngoài Irai dAÌ, chàng han nhu eàe sieu sao, càc sao dOi v.v Hcm nùa, càc vAn de ihuc nghiem eò phÀn Ihu dOng vi chùng phu Ihuòc vào nhiéu diéu kien khàch quan GÀn dAy nhiéu ce") gang lìm kiém sc'mg hAp dÀn Irong phc'mg Ibi nghiem dà duxyc lién hành va su ghi dien lù cùa song hA'p dÀn dà ducye mò la bcVi mOI so làc già |77| - |79| Trong chucmg này ehùng lòi xél su quang sinh Gravilcm ben Pholon trong. .. Gravilcm ben Pholon trong liircVng dien lù ngoài vi dAy là hieu ùng hy vong nhAÌ de phàl hien Gravilon Irong diéu kien thue cùa trai dAÌ Y nghTa chinh cùa hieu mg là: Ihù nhAÌ, dAy là hieu img bAc mòl cùa ly Ihuyeì nhièu Ioan; Ihù hai, Iruxyng dien lù ngoài là eó dién nén eó thè làng lièi dien làn xa Ien nhiéu lÀn khi làng cucVng d() va Ihé lich cùa tmcVng Trong khuOn khó cùa ly Ihuyeì IrucVng lucmg... y vcVi xung lucyng c^j va IrucVng dien lù ngoài (EMex) va Irang Ihài cuòi là Gravilcm g vcVi xung Immg p vcVi tmcmg dien lù ngoài: y + EM„->g4-EM,x (65) Sau khi su dung gÀn dùng luyén linh va lucmg lù hoà Gupla |44| chùng la Ihu duoe Lagrangian lUcmg làc lucmg ùng vói qua Irình (65) là: 25 '^inr ( ' ^ ' F ^ c l a s o g ) ~ 2 ^Ivp'^^ia'' Hvr-afì Sia-;': (66) Trong dò h^v là Iruòng Gravilon, F^tv là lensor... 5,.(/^g'7x)) = 0 {4n) Vhù y: Dói vói ly lliuyeì hÀp dÀn ngoài hình Ihùe luAn lensor incliic nguòi la con SU' dung hình Ihùe luAn Ictrad ViCc su dung hinh lliùc luAn tclrad cu un diém là c6 Ihé long quài hoà linh chAÌ cùa càc Iruryng vAl ly Irong khòng Ihòi gian Minkowski cho khòng gian cong va trong mòl so IruVrng hap viCc linh loàn khà don gian Trong hình Ihùc JuAn lelrad nguòi In dua vào càc loa dò... (45) Trong dò su dung ky hieu : A B ^ ^ k A B +AB) pv a 2- Lagrangian tuoìig tàc cùa triròng hàp dàn vc'ri trucmg vo huòìig a- Truòng vO huóng Irung hoà Lagrangian cùa Irucrng eò dang : M^) = 4 x/^(g"ìx)V.(p(x)V ,(p(x) - xiiip\x) Dói vói Irurmg vO huòng V^, = 5^ Tù eòng Ihùc (13) deìi eòng Ihùc (17) la eò Ihé suy ra dxxac Lagrangian luxyng làe cùa Iruxyng hAp dÀn vói iruVyng vO hu^mg Irung hoà trong. .. mVx)(p*(x)(p(x)] (48 Hàm diìih immg ùng eó dang: v(g,(p*)=x KuK^'^ n-v (49) JbLv *P (p 3 Lagrangian tuoìig tàc cùa truòng hàp dàn vm trir ... f)IÉN TÙ NGOÀI SlO Lagrangian tuong tàc va yéu to ma tran 62 Si I Su chuyén hoà Photon thành Axion dien trmmg déu 65 Tieì dien xa vi phAn 65 Dành già so he C.G.S 67 S12 Su chuyén hoà Photon thành. .. IhAp nhAÌ TEm di qua 146] 58 SU' CHUYÉN HOÀ GRAVITON THÀNH PHOTON TRONG TRUÒNG DIEN TÙ NGOÀI VÓI MOT SONG TE„., l i e t dien tàn xa vi phan Càc thành phÀn diòn tù eùa mòì TE,„o eó dang: H = - f... khOng? Nhu ehùng la dà bieì, niOI hai neu eó dinh hai Photon (Iwo - Photon verlex) Ibi eó the' duoe sinh Photon di vào Irong Irurmg dien lù ngoài, Gravilon va Axion nhùng hai nhu vAy Vi lrU(yng