Allgemeinrelativistische beschleunigte Bewegung

Seit Newton seine Gesetze der Bewegung und Gravitation entdeckte, ist das Verständnis von Bewegung, insbesondere Beschleunigung und Verzögerung, entscheidend geworden. Er und seine Anhänger erweiterten diese Ideen auf nicht-intertiale Bezugssysteme. Ein bedeutender Fortschritt war die Untersuchung der Bewegung in Einsteins Spezieller Relativitätstheorie, besonders beschleunigte Bewegungen durch sehr kurze Zeitintervalle. Ein häufiges Beispiel hierfür ist ein Objekt, das sich mit konstanter Beschleunigung bewegt. Um die Dynamik jedoch vollständig zu verstehen, benötigen wir Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie (ART), welche die Effekte der Gravitation und wie die Massen den Raum krümmen mit einschließt. Es gibt bisher wenig Forschung über beschleunigte Bewegung in der gekrümmten Raumzeit der ART im Allgemeinen. Dieses Projekt zielt darauf ab, ein neues Rahmenwerk zu entwickeln, um dies zu verstehen, indem es verschiedene Raumzeit-Geometrien betrachtet, um Bewegungen von Materie zu studieren, die nicht nach der Fluss-Richtung der Raumzeit ausgerichtet sind. Es soll eine Verbindung zwischen Newtonscher Gravitation und der ART herstellen, um spezifische gravitative Effekte zu erklären. Zunächst wird ein umfassender Analyse-Rahmen für solche getilteten Raumzeiten entwickelt, bevor spezifische Fälle, wie sie in `Warp-Drive`-Raumzeiten betrachtet werden, näher untersucht werden. Aktuelle Studien vernachlässigen oft die Bedeutung getilteter und beschleunigter Bewegung in diesen Raumzeiten, was zu unrealistischen Modellen führt. Das Ziel ist es, eine Methode zu entwickeln, um diese Probleme zu lösen und offene Fragen zu beantworten. Das Projekt wird auch kosmologische Fragen untersuchen, wie den Fluss großer Galaxiengruppen und Unterschiede bei Messungen der Expansionsrate des Universums. Die entwickelten Modelle sollen flexibel genug sein, um sowohl großskalige als auch lokale kosmische Strukturen zu erfassen, im Gegensatz zu bestehenden Modellen, die oft nur eine Skala betrachten. Einige dieser Modelle könnten auch für Theorien über Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit von Bedeutung sein. Es werden verschiedene Ideen erforscht, einschließlich einer Theorie, die Newtonsche Gravitation um Effekte erweitert, die nur von der ART vorhergesagt werden, wie Gravitoelektromagnetismus. Bewegung in kosmologischen Modellen ist oft mit einem Dipol verbunden, daher werden exakte Lösungen der ART, die eine Dipolstruktur wie die Szekeres-Klasse enthalten, untersucht. Das Lyon- Team hat Werkzeuge für die detaillierte Modellierung von großskaligen Strukturen sowohl in der Newtonschen als auch der Einsteinschen Kosmologie entwickelt, was helfen wird, Muster im Universum zu verstehen, die durch laufende und bevorstehende Beobachtungsprogramme von Supernovae und hoch rotverschobenen Galaxien nachgewiesen werden. Dieses Projekt befindet sich an der Schnittstelle verschiedener Forschungsfelder und profitiert vom kombinierten Wissen in diesen Bereichen.