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宇宙中组成物质的所有粒子都具有自旋的性质。广义相对论一个重要的推广就是将粒子的自旋作为一种新的场源。我们知道,质量产生引力场,电荷产生电磁场,因而自旋也可能产生一种称为挠率的场,这样粒子就会通过自旋产生新的相互作用。
自旋粒子在含torsion引力场这一可能效应近年来已经引起许多人的注意。为此,Hammond建立了一个含torsion的引力理论,在这一理论中,他引入了一个无量纲耦合常数K来描述与自旋相关的相互作用程度。这一理论一个预言就是spin-spin相互作用的存在。根据Chui和 Ni通过研究一个极化检验质量和一个顺次物质的相互作用而得到的实验结果,torsion的耦合常数K一个严格的上限K<2′10^14得到。
本文中我们根据Hammond的torsion理论,研究了自旋相关的相互作用并给torsion耦合常数K一个更好的上限。我们的主要工作包括以下两方面的:一、是在这一理论的基础上,推导并分析了基本自旋粒子与质量源之间的spin-mass相互作用。结果表明,torsion理论中的微观自旋参与的相互作用与无挠广义相对论中的宏观旋转参与的相互作用具有类似的形式。这表明微观自旋在起源上可能类似于宏观旋转。二、为了给耦合常数K新的上限,我们利用固定在地球表面的随动坐标系中的粒子自旋与坐标系转动之间的spin-rotation 耦合,根据Heckel等人最近用极化自旋电子所做的扭秤实验,我们得到,比早期根据spin-spin实验得到的K<2′10^14提高了许多量级。