我曾深入研究宇宙中的旋转椭球星,自牛顿时代以来,这些天文学家和物理学家的理论方法一直在探索星体引力的特性。然而,我一直好奇,是否可以通过观测微观粒子(如光子、电子)在赤道平面内的运动及其散射问题来获取这些星体的基本特性(如质量、半径和平均密度等)。这确实是一个值得深入探讨的问题。
经过两年的努力,我与中国科学技术大学的陈次星博士一起进行了研究。我们首先得到旋转椭球星体在弯曲空间下的狄拉克方程不同解,其中包括对弱引力场近似下的狄拉克旋量八种量子能态。然后,我们研究了狄拉克旋量的散射截面及散射振幅。在基于简化的麦克劳林球模型中,我们选取引力势,并通过演绎推导获得了长波近似下弯曲空间狄拉克旋量的散射振幅。
我们的研究结果表明,散射截面对星体密度变化的敏感性与其密度成正比。这项研究主要集中在建立一个新的物理模型,并期待将其与未来观测数据(如散射截面和测地线、稳定轨道等物理量)进行对比,以检验并改进这个理论模型。
我们的发现发表于国际著名期刊《欧洲物理杂志C:场论与粒子物理》上。这项工作对于理解白矮星、主序星、红巨星和超巨星等多种类型恒壳类恒昼天体都有重要意义,只要它们内部物质是由低密度不可压缩流体组成,并且引力场很弱,可以采用牛顿近似处理。这项工作不仅把 星体引力特性与散射截面联系起来,也开辟了一条新路径来揭示旋转椭球星引力的奥秘。