Scalar, electromagnetic, and gravitational self-forces in weakly curved spacetimes
Notice bibliographique
Résumé
We calculate the self-force experienced by a point scalar charge $q,$ a point electric charge $e,$ and a point mass m moving in a weakly curved spacetime characterized by a time-independent Newtonian potential $\ensuremath{\Phi}.$ We assume that the matter distribution responsible for this potential is bounded, so that $\ensuremath{\Phi}\ensuremath{\sim}\ensuremath{-}M/r$ at large distances r from the matter, whose total mass is $M;$ otherwise, the Newtonian potential is left unspecified. (We use units in which $G=c=1.)$ The self-forces are calculated by first computing the retarded Green's functions for scalar, electromagnetic, and (linearized) gravitational fields in the weakly curved spacetime, and then evaluating an integral over the particle's past world line. The self-force typically contains both a conservative and a nonconservative (radiation-reaction) part. For the scalar charge, the conservative part of the self-force is equal to $2\ensuremath{\xi}{q}^{2}M\mathit{r}^{/r}^{3},$ where $\ensuremath{\xi}$ is a dimensionless constant measuring the coupling of the scalar field to the spacetime curvature, and $\mathit{r}^$ is a unit vector pointing in the radial direction. For the electric charge, the conservative part of the self-force is ${e}^{2}M\mathit{r}^{/r}^{3}.$ For the massive particle, the conservative force vanishes. For the scalar charge, the radiation-reaction force is $\frac{1}{3}{q}^{2}d\mathit{g}/dt,$ where $\mathit{g}=\ensuremath{-}\mathbf{\ensuremath{\nabla}}\ensuremath{\Phi}$ is the Newtonian gravitational field. For the electric charge, the radiation-reaction force is $\frac{2}{3}{e}^{2}d\mathit{g}/dt.$ For the massive particle, the radiation-reaction force is $\ensuremath{-}\frac{11}{3}{m}^{2}d\mathit{g}/dt.$ Our result for the gravitational self-force is disturbing: a radiation-reaction force should not appear in the equations of motion at this level of approximation, and it should certainly not give rise to radiation antidamping. In the last section of the paper we prove that while a massive particle in a vacuum spacetime is subjected only to its self-force, it is also subjected to a matter-mediated force when it moves in a spacetime that contains matter; this force originates from the changes in the matter distribution that are induced by the presence of the particle. We show that the matter-mediated force contains a radiation-damping term that precisely cancels out the antidamping contribution from the gravitational self-force. When both forces are combined, the equations of motion are conservative, and they agree with the appropriate limit of the standard post-Newtonian equations of motion.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».