شماره مدرك
21046
شماره راهنما
2476 دكتري
پديد آورنده
انجمشعاع، همايون
عنوان
متريكهاي شتابدار در حضور ميدان اسكالر
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
ذرات بنيادي و نظريه ميدانها
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
هفت، 104ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
تكينگي هاي عريان , ميدان اسكالر , متريك شتابدار , C-متريك , متريك FJNW
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/26
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
فيزيك
دانشكده
فيزيك
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/02/27
كد ايرانداك
23212541
چكيده فارسي
نسبيت عام يكي از مهم ترين نظريه هاي فيزيك است و همواره يافتن جواب هاي جديد براي معادلات
اينشتين يكي از چالش هاي اصلي اين نظريه به شمار مي آيد، اين جواب هاي جديد مي توانند هم از نظر
فيزيك نظري و هم از نظر فيزيك تجربي و رصدي داراي اهميت باشند. چالشي كه فيزيك دانان از همان
روزهاي نخست ارائه ي اين نظريه تا به امروز با آن درگير بوده اند. از سوي ديگر، وجود تكينگي ها و به ويژه
تكينگي هاي عريان، از موضوعات مهم و جذاب در حوزه ي گرانش و هندسه ي فضازمان محسوب مي شود.
اين تكينگي ها نه تنها از ديدگاه نظري در فيزيك داراي اهميت هستند، بلكه مي توانند در چارچوب هايي نظير
نظريه ي گرانش كوانتومي نيز نقشي اساسي ايفا كنند. افزون بر اين، از منظر رصدي نيز ممكن است به عنوان
كانديداهايي براي برخي پديده هاي اخترفيزيكي مورد توجه قرار گيرند.
در اين پايان نامه، تمركز اصلي بر روي يافتن حل هاي جديد براي معادلات ميدان اينشتين در حضور
ميدان اسكالر با جفت شدگي ضعيف بوده است كه در آن تكينگي هاي عريان حضور دارند. در ابتدا، متريك
شتاب دار FJNW به عنوان يك حل دقيق معادلات اينشتين به دست مي آيد. پس از پيدا كردن اين حل دقيق،
آن را با دو روش ديگر نيز محاسبه كرده ام: ابتدا با استفاده از تبديل باچدال و در ادامه، روش مختصات وايل
را به كار برده ايم. در گام بعد متريك را در مختصات (ϕ ,x ,y ,t (به دست آورده ايم. اين نوع نمايش متريك
از اهميت بالايي براي در مطالعه و بررسي ويژگي هاي جواب هاي به دست آمده دارد و كمك مي كند
كه پيچيدگي هاي اين سيستم مانند محل تكينگي ها روابط علي بخشهاي مختلف فضازمان بهتر درك شود.
در ادامه، به بررسي واگرايي هاي مختلف اين متريك پرداختم. ابتدا با محاسبه ي اسكالر ريچي، رفتارهاي
هندسي اين متريك را تحليل كرده ايم. اين تحليل ها كمك كرد كه درك بهتري از نحوه ي تغييرات انحناي
فضازمان در نزديكي تكينگي ها پيدا كنم و تاثير پارامترهاي موجود در متريك ها را در اين اسكالر مشاهده
نمايم. پس از آن، اسكالر كرشمان را رسم كرديم تا واگرايي ها و محل تكينگي هاي اين متريك را مورد
مطالعه قرار دهيم. براي انجام تحليل هاي دقيق تر، نمايشي از اين متريك ها را در فضاي y − x ترسيم كرديم.
اين كار نه تنها به مطالعه ي تكينگي ها كمك كرد، بلكه رفتارهاي واگرا و ويژگي هاي مختلف اين متريك
را در يك نمايش دو بعدي نشان داد. اين بخش از اين رو حائز اهميت است كه امكان بررسي بخش هاي
مختلف فضا و تحليل رفتارهاي علي و واگرايي ها در اين نواحي را فراهم مي كند.
سپس، به محاسبه ي پتانسيل مؤثر براي ذرات با جرم و بدون جرم پرداختم. اين پتانسيل ها نشان دادند كه
چگونه رفتار ذرات در فضاهاي شتاب دار تحت تأثير پارامترهاي موجود در متريك قرار مي گيرد. در گام
بعدي، مدارهاي دايروي را براي ذرات جرم دار و بدون جرم محاسبه كرديم. اين بخش به طور ويژه براي
درك شرايطي كه در آن ها مدارهاي دايروي وجود دارند، اهميت داشت. پس از تحليل، نشان دادم كه
در كدام ناحيه ها مدارهاي دايروي پايدار وجود دارند. اين تحليل از اين رو داراي اهميت است كه امكان
بررسي حلقه هاي فوتوني و تاثير پارامترهاي متريك بر روي آن ها را فراهم مي كند. در نهايت، براي تكميل
بررسي هاي گرانشي، ژئودزيك ها را براي حالات مختلف در سطح استوا رسم كرديم
چكيده انگليسي
General Relativity is one of the most fundamental theories in physics, and the search for new solutions to the Einstein field equations has always been regarded as one of the central challenges of
this theory. Such new solutions can be of great significance from both theoretical and observational
(or experimental) perspectives. Indeed, this challenge has occupied physicists from the earliest days
following the formulation of the theory up to the present time.
On the other hand, the existence of singularities and in particular naked singularities constitutes
an important and intriguing topic in the study of gravitation and spacetime geometry. These singularities are not only of theoretical importance in physics, but they may also play a fundamental
role in frameworks such as quantum gravity. Moreover, from an observational standpoint, they may
potentially be considered as candidates for certain astrophysical phenomena.
In this thesis, the main focus is on obtaining new solutions of the Einstein field equations in
the presence of a scalar field with weak coupling, in which naked singularities appear. First, the
accelerating FJNW metric is obtained as an exact solution of the Einstein equations. After deriving
this exact solution, I reproduced it using two additional approaches: first by employing the Buchdahl
transformation, and subsequently by applying the Weyl coordinates formalism. In the next step, the
metric was expressed in the coordinate system (t, x, y, ϕ).
This representation of the metric is particularly important for studying and analyzing the properties of the obtained solutions, since it facilitates a clearer understanding of the complexities of the
system, such as the location of singularities and the causal relations between different regions of
spacetime.
Subsequently, I investigated various divergences associated with this metric. First, by computing
the Ricci scalar, the geometric behavior of the spacetime was analyzed. This analysis provided deeper
insight into how the curvature of spacetime varies near the singularities and how the parameters
appearing in the metric influence this scalar quantity. Next, the Kretschmann scalar was plotted in
order to study the divergences and identify the locations of the singularities of the metric.
For a more detailed analysis, a representation of the metric was also plotted in the x − y plane.
This visualization not only aided in the study of singularities but also illustrated the divergent behavior and various features of the metric in a two-dimensional representation. This step is particularly
important because it enables the examination of different regions of spacetime and facilitates the
analysis of causal structures and divergences in these regions.
Next, I computed the effective potential for both massive and massless particles. These potentials
demonstrate how the motion of particles in accelerating spacetimes is influenced by the parameters
appearing in the metric. In the following step, circular orbits were calculated for both massive and
massless particles. This part is especially important for identifying the conditions under which circular orbits can exist. After performing the analysis, I determined the regions in which stable circular
orbits are present. This analysis is significant because it allows the investigation of photon sphere
structures and the influence of the metric parameters on them.
Finally, to complete the gravitational analysis, the geodesics were plotted for different cases on
the equatorial plane.
استاد راهنما
بهروز ميرزا
استاد مشاور
صديقه سجاديان , مريم آقايي آبچويه
استاد داور
مهدي دهقاني , علي مهدي فر , فرهنگ لران اصفهاني