2025年11月05日
本报讯(YMG全媒体记者 徐峰 通讯员 周凯)近日,烟台大学一名本科生在物理学国际权威期刊发表研究论文一事引发热议。该论文由烟台大学物理与电子信息学院2022级本科生国智洋为第一作者、刘岩老师为通讯作者、烟台大学为第一单位,以《聚合类克尔时空中的量子修正测地线运动》为题在物理学国际权威期刊《欧洲物理杂志C》上发表。
烟台大学方面介绍,在广义相对论中,Kerr黑洞描述了旋转黑洞的时空结构,但经典理论中存在奇点问题,导致物理定律失效。为了解决这一难题,圈量子引力理论引入量子修正,将经典Kerr度规扩展为聚合Kerr-like时空,其中量子效应通过参数A_λ参数化。这种时空不仅消除了奇点,还可能形成类虫洞结构,改变粒子在黑洞附近的运动行为。
目前,学术界认为,量子引力修正会显著影响黑洞附近的测地线,如轨道角动量约束和稳定圆轨道的半径变化。从这个角度来看,经典黑洞在量子效应下演化时,其轨道动力学会发生转变,特别是在高曲率区域,量子修正可能主导粒子行为,并影响引力波辐射过程。
在老师指导下,国智洋通过有效势分析和数值方法,系统探讨了聚合Kerr-like时空中的赤道面测地线,发现量子修正缩小了进入黑洞的轨道范围,减小了最内稳定圆轨道和边缘圆轨道的参数,并改变了周期轨道的偏心率和能量损失。这些发现为未来引力波探测(如太极、天琴、eLISA等)提供了潜在的量子引力测试依据。
“这个过程并不是一帆风顺的。”回顾科研旅程,国智洋表示,广义相对论与引力理论的研究方向极具挑战性,全新的符号表述、复杂的物理图像、与本科所学知识的较大差异都是一个又一个的难关。为此,国智洋利用寒暑假等空余时间,自行学习了微分几何与广义相对论,学习掌握Mathematica等研究工具,不断思索、广泛地阅读文献,依靠着探究物理本质的热忱、对科研的向往和日渐坚实的积累最终攻克难关。