通过规范对称原理约束旋转黑洞的动力学 | {$randkws}热点解读 首次直接观测到了引力波

经由规范对称原理约束旋转黑洞的动力学。信用:uux.cn/CC0公共领域
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（英格丽德·法德利）：2015年，Virgo处女座评测是一项基于美国两个天文台的大规模探究岗位，首次直接观测到了引力波。这个重大的里程碑促使全球各地的物理学家在Virgo处女座兴办收集的资料基础上，为黑洞的昆明的秋季，怦然心动动力学设计新的理论刻画。
乌普萨拉大学、牛津大学和蒙斯大学的探究人员最近着手阐释克尔黑洞的动力学，运用大品质高自旋粒子理论，从理论上预测了以恒定速度旋转的黑洞。他们发表在《物理留言快报》上的论文尤其提出，这些旋转黑洞的动力学受到规范对称原理的约束，这表明物理操控系统参数的一些转变不会形成可测量的作用。
论文的合著者Henrik Johansson告诉Phys.org:“我们追求旋转的Kerr黑洞和大品质高自旋粒子之间的联系。”“换句话说，我们将黑洞建模为一个旋转的基础粒子，相似于量子电动力学中如何处理电子。”
克尔黑洞和更高自旋理论之间的联系首次在2019年发表的两篇各异的论文中开展了探索。第一项探究是解读MV首发热点由阿尔弗雷多·格瓦拉(Alfredo Guevara)和他在欧洲的兴办者开展的，而第二项探究是由国立台湾大学的钟明志(Ming-Zhi Chung)和他在首尔国立大学的同仁开展的。
这两项先前的岗位都显示，众所周知的克尔度规可以与无限多的高自旋散射振幅相匹配。身为先前探究的一若干，这些振幅先是由物理学家尼玛·阿卡尼·哈姆德、子黄晨和黄玉田获得。
“尽管这些先前的结局令人瞩目，但鉴于快要到来的评测，如爱因斯坦望远镜、成年人的生活：有些路只能一个人走LISA和宇宙探测器，它们还不足以精确刻画克尔黑洞动力学，”约翰松说。“黑洞康普顿散射振幅中包含一些重大的缺失信息，当下针对普通自旋是未知的。”
在他们的论文中，Johansson和他的同仁提出，规范对称原理可以用来顺利地约束旋转黑洞的动力学。探究人员表明，详细CPU性能合集由Ernst Stueckelberg先是概述的机制提供的大规模更高自旋规范对称性，后来由Yurii Zinoviev官方确定，可用于重现过去论文中报表的克尔散射振幅。
“我们还表明，未知的康普顿散射振幅受到严重限制，即使做到唯一性需要进一步的输入，”约翰逊说。
“高自旋量子场论(qft)因其繁琐性而臭名昭著。即使是低自旋的qft，比如规范模型的自旋为1的状况，广义相对论的自旋为2的状况，自然也很繁琐，它们的公式从根本上依赖于规范对称性和微分同胚对称性(广义协变性)。这两种对称可以看作是被称为高自旋规范对称的无限阶梯上最低的两级。”
尽管规范对称针对刻画大品质粒子的动力学来说不是必要的，但它已然被证明是刻画一致相互作用的一个有价值的工具。这种大品质规范对称性的一种做到是所谓的希格斯机制。
“使用黑洞的大规模高自旋规范对称性，我们可以确保自旋自由度得到一致的对待，并写下一个有效的拉格朗日函数，”Johansson阐释说，“拉格朗日函数既给出了对克尔黑洞的正确高自旋刻画，又具有相当好的高能行为。良好的高能行为对经典黑洞并不重大，但它给了一些信心，即有效理论也或许刻画某些量子过程。”
Johansson和他的同仁首次将高自旋规范对称性使用于黑洞。他们的初步计算结局是有期盼的，或许不久为探索这种联系的进一步探究铺平道路。
“尽管我们预计理解旋转黑洞的完整有效理论还需要一些时间，但我们觉得更高自旋的规范对称性将是其形成的核心组成若干，相似于规范对称性和微分同胚对称性如何推动20世纪物理学的理论框架，”约翰松说。“克尔黑洞的完整康普顿散射振幅依然是个谜，但我们相当期盼在前方能够完全限制它。这关乎到理解它的任意自旋级，以及牛顿常数的更高阶。
完全约束克尔黑洞的散射振幅最后将需要探究大品质更高自旋粒子的理论物理学家和试图解决植根于广义相对论的所谓Teukolsky方程的人之间的密切兴办。这些各异的探究团体之间最近的联腕表明，在这个方向上或许不久会获得进展。
“在我们接下来的岗位中，我们还想进一步探索黑洞和它们的量子属性之间的联系，这让人想起基础粒子，”Johansson补充道。