Die Bewegung neutraler und geladener Teilchen in Gravitationsfeldern einer nichtlinearen Elektrodynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Claus Lämmerzahl
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259042421

Es gibt eine Reihe von Gründen für die Untersuchung nichtlinearer Elektrodynamiken: (i) Die Stringtheorie sagt eine nichtlineare Elektrodynamik voraus, (ii) eine solche Theorie folgt auch als effektive Feldtheorie aus der Quantenelektrodynamik (Heisenberg-Euler-Theorie), (iii) eine nichtlineare Elektrodynamik wurde von Born und Infeld vorgeschlagen, um Unendlichkeiten der üblichen Maxwell-Theorie zu beseitigen, und (iv) im Rahmen der Einsteinschen Feldgleichungen gekoppelt an eine nichtlineare Elektrodynamik erhält man reguläre Schwarze Löcher, d.h. Schwarze Löcher ohne Singularitäten. Obwohl alle bisherigen Experimente die lineare Theorie bestätigen, ist es aufgrund neuer experimenteller Entwicklungen (starke Laserpulse) oder astrophysikalischer Beobachtungen (Neutronensterne, Magnetare und Gamma ray bursts) angebracht, nichtlineare Elektrodynamiken speziell im Hinblick auf neue experimentelle Tests hin zu untersuchen. In diesem deutsch-mexikanischen Projekt wollen wir die Bewegung von neutralen und geladenen Testteilchen sowie von Licht im Rahmen nichtlinearer Elektrodynamiken inklusive Gravitation analysieren. Aufgrund der Nichtlinearität bewegt sich Licht nicht auf Geodäten, was auf neue Effekte bei der ``shape dynamics'', bei Gravitationslinsen und beim Faraday-Effekt führt. Die Nichtlinearität führt i.a. zur Doppelbrechung und auch zur Frequenzverdopplung. Wir wollen auch die modifizierte Rückwirkung bei geladenen Teilchen berücksichtigen, was bei extrem starken Feldern eine Rolle spielt. Darüber hinaus wollen wir Effekte bei ausgedehnten Teilchen mit Spin, magnetischen Momenten, elektrischen Dipolen und Multipole höherer Ordung berechnen. Dies kann für die Physik in der Nähe von Neutronensternen, Magnetaren, Akkretionsscheiben, Gamma ray bursts etc. wichtig sein und kann auch in Vorschläge für neue Experimente in starken elektromagnetischen Feldern münden. In diesem Zuammenhang wollen wir auch versuchen neue Lösungen der an eine nichtlineare Elektrodynamik gekoppelten Einstein-Gleichungen zu finden, insbesondere rotierende Lösungen, die der Kerr-Newman-Lösung in der Standard-Theorie entsprechen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Mexiko
• Partnerorganisation: Consejo Nacional de Humanidades Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT)
• Beteiligte Person: Professor Dr. Alfredo Macías