科学家发现新的作用力:据说比引力还强,那这是一种什么样的作用力?

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2个答案
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## 相关文章

*Attractive Optical Forces from Blackbody Radiation PRL 的文章,实际上这个文章在 2 月就在 arXiv 挂出来了,但是最近才在 PRL online 了。
* Blackbody radiation induces attractive force stronger than gravity 这是 Physics Org 的科普文。


## 这不是新的基本相互作用

这篇文章的主要的想法是:

电磁辐射会导致氢原子的 Stark shift,这时候氢原子可以近似看做一个电偶极子,而点偶极子在梯度的电磁场中会受到力的作用,这个力就是上面提到的“新的吸引力”。

有两点:
1. 这并不是一种完全新的作用力,这个跟 Optical Tweezers 很像。上面的论文中叶提到了这点。
2. 这上面提到黑体,因为黑体比较简单,也比较常见。例如恒星一般是可以近似看做黑体的。


## 什么是电偶极子

电偶极子就是一个正电荷一个负电荷组成的体系:




## 为什么电偶极子会在不均匀的电磁场中受到力

电偶极子在电场中受力情况,可以分析

如果电场不均匀,电场强度大的地方收到的力的大小就要大些:

正电荷所在的地方电场强些,所以会收到更大的力。如果电场翻转太快,这个偶极子来不及翻转,受力就会一直保持朝向电场强度大的方向。


## 文章中提到的情况

所以,现在再回来看看文章中提到的现象,举个例子,例如恒星周围有一些氢原子:
* 恒星近似看做黑体辐射(这个并不关键,只是后面用来定量的时候才用到黑体辐射)
* 辐射使得恒星周围的氢原子出现 Stark shift,变成近似的偶极子。
* 恒星的辐射不太均匀,会出现类似上面提到的偶极子在不均匀电场中的情形。(当然,精确的计算需要用到电磁场的一些等式,这里不提。)
* 如果电磁场的频率比较高,这些氢原子跟不上电磁波的变换步伐,可以近似的看成偶极子不动,这样受合力就是一直朝向电场强的方向的分量,就是有朝向恒星方向的分量。


## 有什么神奇的地方

我们之前都不以为这种力会很强,所以之前的很多天体形成过程等等都没有考虑这个作用。但是这个文章发现有时候这种作用甚至会比引力的作用还强。这就使得我们必须仔细考虑很多过程,因为在天体的形成演化中,引力是主要的一个作用力,如果存在一种效应可以跟引力相媲美,那必然需要把这个效应考虑进去。

另外,文章的计算是在平直空间的,可能需要做一些弱场近似和弯曲时空量子场的扩展工作,把这些想法应用到有稍微强些引力的空间周围。

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支持者: 纯自由古巴武士

电偶极子那张配图,好可爱的蜘蛛。。

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