旋转致密双星的引力波特征

研究了轨道和旋转效果到2.5阶后牛顿旋转致密双星拉格朗日动力学与引力波的关系, 分析了有序和混沌轨道的引力波特征.发现当加速度不考虑辐射项时, 有序双星系统辐射的引力波具有周期或拟周期的特征, 而混沌双星系统辐射的引力波却具有明显的混沌特征.当加速度含有辐射项贡献时, 双星必会出现并合现象.此时, 原保守有序双星系统需较长时间才能完成并合过程, 引力波形在双星并合前仍保留拟周期的基本特点;然而, 原保守混沌双星系统仅在较短时间内就会并合, 但因并合时间太短, 无法获取足够的动力学信息导致引力波形的特征不易分辨.     

致密双星后牛顿偏心轨道的引力波研究

本文主要研究非保守的后牛顿哈密顿自旋致密双星偏心轨道的引力辐射,数值比较保守的和非保守的自旋致密双星系统轨道参量偏心率大小与 引力波形的关系及引力辐射耗散效应项对轨道动力特性的影响. 数值研究表明：由于系统能量积分被保持,保守的双星轨道偏心率值改变对时域引力波形变化影响不是很明显,但辐射的引力波频率分布范围随着偏心率的增大而扩大. 而当运动方程中包含2.5PN引力耗散效应项时,由于引力辐射时伴随着能量和角动量损失,导致双星两体之间的距离和轨道偏心率逐渐衰减,轨道动力特性变得更加复杂. 双星旋进合并过程中辐射的引力波受到轨道偏心率的调制,引力辐射的强度随着偏心率的增大而增强,而引力辐射持续的时间缩短,且自旋与自旋耦合效应项对引力的贡献增大了. 关键词： 非保守的 引力辐射 耗散 偏心率     

微弱信号检测讲座 第四讲 引力波检测

类似于投石激起平静水面的涟漪,引力波(又称引力辐射)是物质加速运动使引力场产生的波动.广义相对论预言:引力波类似于电磁波,也是横波,并以光速传播,且具偏振性质.引力波产生的潮汐力能使两分离粒子间的距离产生变化,检测这些变化可以了解波源物质运动的信息. 理论计算表明,物质运动辐射引力波以及物质对引力波的吸收,其效率都十分低.这是因为引力相互作用十分微弱,而动量守恒定律又决定了不可能有偶极引力辐射,井且辐射和吸收都与体系的四极矩相关联.低的辐射效率促使人们首先着眼于天体引力波源,因为宇宙深处巨大质量的猛烈运动会辐射出…     

质量四极矩场中的轨道进动效应

用参量化后牛顿(PPN)方法计算了质量四极矩对于试验物体轨道进动的影响,得到了在天体物体方面很有意义的优越标架效应和对几个PPN参量的限制. 关键词： 参量化 后牛顿 引力效应     

引力波和引力透镜

 引力是物质世界的一种客观属性。大科学家牛顿以精确的数字形式表达了万有引力定律,建立了人类对引力认识的第一座里程碑。后来,牛顿引力理论对解释一些天体物理问题却遇到了困难。爱因斯坦于1916年提出了著名的广义相对论,其中预言宇宙中存在着“引力波”。引力波即引力的波动,它与引力的强弱变化有关。引力波可由加速运行的物质产生,其传播速度应等于光速。在理论上,任何运动的物质都会产生引力波。比如,如果你把一只台球悬挂起来,使它像打秋千似的荡来荡去,当它荡到比较靠近你时,其引力作用比离你较远时更为大些,就形成引力波。换句话说,球的摆动,使它的引力发生一种像波那样起伏的变化。     

耦合不连续系统同步转换过程中的多吸引子共存

本文研究了耦合不连续系统的同步转换过程中的动力学行为, 发现由混沌非同步到混沌同步的转换过程中特殊的多吸引子共存现象. 通过计算耦合不连续系统的同步序参量和最大李雅普诺夫指数随耦合强度的变化, 发现了较复杂的同步转换过程: 临界耦合强度之后出现周期非同步态(周期性窗口); 分析了系统周期态的迭代轨道,发现其具有两类不同的迭代轨道: 对称周期轨道和非对称周期轨道, 这两类周期吸引子和同步吸引子同时存在, 系统表现出对初值敏感的多吸引子共存现象. 分析表明, 耦合不连续系统中的周期轨道是由于局部动力学的不连续特性和耦合动力学相互作用的结果. 最后, 对耦合不连续系统的同步转换过程进行了详细的分析, 结果表明其同步呈现出较复杂的转换过程.     

基于普通物理分析LIGO引力波数据

LIGO小组首次直接探测到双黑洞并合过程中产生的引力波辐射,打开了观测宇宙的一个全新窗口.本文利用牛顿力学,量纲分析,以及将引力波与电磁波类比等方法分析了LIGO小组观测到的引力波数据.这些简单的分析能够解释LIGO数据的主要物理结论,估算结果在数量级上与LIGO数据基本一致.本文对黑洞质量,引力波源到地球的距离,双黑洞并合前的初始距离,以及辐射的总能量等参数的估算与LIGO和VIRGO小组给出的结论基本一致.(2017美国物理教师协会)     

引力波与广义相对论

介绍了引力波的广义相对论理论基础.介绍如何通过双星周期的时间改变间接检测引力辐射,如何利用引力波的偏振效应直接检测引力波.     

含时驱动的Dicke模型的混沌特性

依据Dicke量子相变首次被观测的实验装置,我们通过调节抽运激光强度来实现原子-场集体耦合强度的单频非绝热调制,即实现含时驱动的Dicke模型.当驱动的耦合强度为零时,系统回退到标准的Dicke模型.从刻画的庞加莱截面图观测到:在临近相变点附近系统由经典规则轨道向混沌变化,超辐射区对应着相空间的完全混沌;当静态耦合和驱动耦合同时存在时,系统显示出丰富的混沌运动.通过调节振荡频率,系统可在正常相区间从经典规则轨道变到混沌再变到经典规则轨道.     

一种引力波天线的调谐方法

目前理论上预期的天体引力波源在低频段的引力辐射比较丰富[1-4].另一方面,目前使用的引力波天线绝大多数是机械共振天线,这类天线的Q值大都很高(104以上),频带甚窄(当v～10HZ时,Δv≤ 0.01Hz),在对某一特定的窄带引力辐射进行探测时很容易失调[5].因此,为了更好地探测引力波,并做到容易对准和跟踪它,自然希望天线具有比较低的共振频率和能够在一定的频率范围内方便地调谐. 作者曾在扭摆天线[6]的基础上研究了一种可调谐的引力波天线[7],指出这种天线容易在1—10Hz频率范围内调谐,这正是预期的天体物理过程所辐射的引力波的频谱峰值范围. …     

Gravitational Waves from a Pseudo-Newtonian Kerr Field with Halos

A close relation between gravitational waveforms and the types of trajectories in a superposed field between a pseudo-Newtonian Kerr black hole and quadrupolar halos is shown in detail. The gravitational waveforms emitted from circular, KAM tori and chaotic orbits must be periodic, quasiperiodic and stochastic, respectively. The chaotic motion can maximally enhance both the amplitudes and the energy emission rates of the waves.     

基于改善关联性Buck变换器的混沌控制

由于Buck变换器具有非线性特性, 在一定参数条件下, 它会处于混沌状态, 此时Buck变换器不能正常工作. 为了抑制Buck变换器的混沌现象, 本文首先建立了Buck变换器的精确状态方程模型, 然后通过分析可控范围图、开关逻辑图、相图、电感电流波形、输出电压波形, 研究了基于改善Buck变换器的电感电流与输出电压之间关联性的混沌控制策略. 研究结果表明: 该控制策略能够将处于混沌状态的Buck变换器稳定在周期1, 2, 4, 8轨道, 且该控制策略不需要预先确定期望的目标轨道, 不依赖于Buck变换器的电路参数, 只取决于一个外部参数即耦合强度, 所以该控制策略同样适用于其他 拓扑结构的功率变换器. 关键词： 混沌控制 Buck变换器 关联性 耦合强度     

Dynamics of extended bodies with spin-induced quadrupole in Kerr spacetime: generic orbits

We discuss motions of extended bodies in Kerr spacetime by using Mathisson–Papapetrou–Dixon equations. We firstly solve the conditions for circular orbits, and calculate the orbital frequency shift due to the mass quadrupoles. The results show that we need not consider the spin-induced quadrupoles in extreme-mass-ratio inspirals for space-based gravitational wave detectors. We quantitatively investigate the temporal variation of rotational velocity of the extended body due to the coupling of quadrupole and background gravitational field. For generic orbits, we numerically integrate the Mathisson–Papapetrou–Dixon equations for evolving the motion of an extended body orbiting a Kerr black hole. By comparing with the monopole–dipole approximation, we reveal the influences of quadrupole moments of extended bodies on the orbital motion and chaotic dynamics of extreme-mass-ratio systems. We do not find any chaotic orbits for the extended bodies with physical spins and spin-induced quadrupoles. Possible implications for gravitational wave detection and pulsar timing observation are outlined.     

行波管放大器中的电子混沌现象

用自洽方程模拟了波-粒相互作用过程中的电子混沌行为.结果表明：随着电流的增大，电子在相空间的运动轨道将变得混沌，混沌轨道受失谐量的影响.在时间上，电子混沌比场的极限环和混沌振荡出现要早.与场出现极限环振荡的电流阈值相比,出现电子混沌的电流阈值要小；在场呈极限环状态的“软”非线性区域，电子的混沌轨道占据大部分相空间；而在场混沌的“硬”非线性区域，混沌轨道则弥漫在整个相空间.当电流一定时,电子的混沌运动图样是不变的；在一定的电流范围内， 场的极限环和混沌振荡特征是确定的， 但它们的输出功率是不确定的. 关键词： 行波管放大器 电子混沌 相空间轨道 非线性相互作用     

Chaotic Dynamics of Test Particle in the Gravitational Field with Magnetic Dipoles

We investigate the dynamics of the test particle in the gravitational field with magnetic dipoles in thispaper. At first we study the gravitational potential by numerical simulations. We find, for appropriate parameters, thatthere are two different cases in the potential curve, one of which is the one-well case with a stable critical point, and theother is the three-well case with three stable critical points and two unstable ones. As a consequence, the chaotic motionwill rise. By performing the evolution of the orbits of the test particle in the phase space, we find that the orbits of thetest particle randomly oscillate without any periods, even sensitively depending on the initial conditions and parameters.chaotic motion of the test particle in the field with magnetic dipoles becomes even obvious as the value of the magneticdipoles increases.     

基于近邻轨道平均长度的混沌时间序列分类方法

在混沌时间序列的复原图（recurrence plot, RP）基础上，提出了两混沌时间序列的相干复原图（cross recurrence plot, CRP）的定义，并在CRP上提取出两时间序列在同一重构相空间中演化趋势接近的轨道的平均长度（近邻轨道平均长度），最终实现对混沌时间序列的分类.通过对Lorenz信号的分析，得出两时间序列的近邻轨道平均长度随着它们的重构轨道在相空间中的演化相似性的减小而减短；通过本方法与Schreiber提出的相干预测误差分类方法对心电信号（ECG）的节律变化的检测实验，得 关键词： 时间序列分类 复原图 相干复原图 近邻轨道平均长度 相干预测误差     

The design and artificial realization of a controller of pulse coupling feedback

In this paper a controller of pulse coupling feedback (PCF) is designed to control chaotic systems. Control principles and the technique to select the feedback coefficients are introduced. This controller is theoretically studied with a three dimensional (3D) chaotic system. The artificial simulation results show that the chaotic system can be stabilized to different periodic orbits by using the PCF method, and the number of the periodic orbits are 2ⁿ× 3^mp (n and m are integers). Therefore, this control method is effective and practical.     

On the accuracy of the IWM–CFC approximation in differentially rotating relativistic stars

A circular restricted three-body problem describes the motion of a test particle around two massive bodies in circular orbits. In this system, orbital decay caused by a gravitational radiation reaction between the two primary bodies is considered but the direct effect of gravitational radiation on the test particle is neglected. We adopt distance- and time-scale transformations to Newtonian problems so that systems without orbital decay will not depend on separation between the primaries but systems with orbital decay will depend on this separation. If a regular or chaotic orbit is given in a Newtonian system, the starting separation of the primaries varies according to the corresponding decay system. Thus, insights into the chaotic behaviour of a third body in a decay case are provided. For a large initial separation between the primaries, the chaos that exists in a Newtonian problem may be retained for a long enough time scale of dissipative evolution before the primaries coalesce. The final state of a third body is escape attributed to orbital decay.