Ecuación de movimiento de una partícula cargada

Para calcular las ecuaciones de movimiento de una partícula de prueba neutra en el campo gravitacional, se necesita el tensor métrico gramo m v y gramo m v para calcular los símbolos de Christoffel

Γ j k i = s = 1 4   gramo i s 2 ( gramo s j X k + gramo s k X j gramo j k X s )

y obtenga la aceleración coordinada de la partícula de prueba:

X ¨ i = j = 1 4 k = 1 4   X ˙ j   X ˙ k   Γ j k i

Pero en la vecindad de una carga, no solo existe el tensor métrico, que podría verse así

gramo m v = ( gramo t t 0 0 gramo t ϕ 0 gramo r r 0 0 0 0 gramo θ θ 0 gramo t ϕ 0 0 gramo ϕ ϕ )

donde el gramo -los componentes son funciones de las coordenadas y la masa, la carga y el espín, pero también un potencial de Coulomb, que se ve como

A α = ( q / r , 0 , 0 , 0 )

¿Cómo se conecta el potencial de Coulomb en la ecuación geodésica? El tensor métrico es un 4 × 4 matriz, pero el potencial de Coulomb parece ser 1 × 4 , ¿cómo se suma esto para encontrar las geodésicas? X ¨ i de una partícula cargada de carga q en la vecindad de una masa dominante de carga q ?

En Wikipedia encontré la ecuación.

X ¨ i = Γ j k i X ˙ j X ˙ k   + q metro   F i k   X ˙ j   gramo j k

pero no hay definición de F i k , que es, como mencionaron Chrisoph y Eddy, el tensor electromagnético. Pero, ¿cuál es el tensor electromagnético para la métrica de Kerr-Newman en coordenadas esféricas (Boyer Lindquist)?

Editar: gracias por las respuestas, eso es lo que obtuve hasta ahora: Captura de pantalla

Edité el título: la ecuación de movimiento no es una geodésica cuando hay un campo EM presente y la partícula de prueba está cargada
Dado que parece ser un usuario de Mathematica, le sugiero que descargue el conjunto de paquetes [xAct]( xact.es ) para cálculos tensoriales.

Respuestas (2)

Dejaste de leer demasiado pronto. Citando la página de Wikipedia a la que se vinculó:

La ecuación de movimiento resultante es la siguiente:

d 2 X m d s 2 = Γ m α β d X α d s d X β d s   + q metro F m β d X α d s gramo α β .

con

gramo α β d X α d s d X β d s = 1.

Aquí, F m v denota el tensor de campo electromagnético dado por

F m v = m A v v A m

en su encarnación con índices rebajados.

Con respecto a su edición, en coordenadas Boyer-Lindquist, A es dado por

A = q r ρ 2 ( d t a pecado 2 θ d ϕ ) + 1 ρ 2 PAG porque θ ( a d t ( r 2 + a 2 ) d ϕ )

dónde

ρ 2 ( r , θ ) = r 2 + a 2 porque 2 θ

de acuerdo con este documento que acabo de buscar en Google.

la primera parte de esta respuesta se ha vuelto obsoleta ya que OP editó furtivamente su pregunta mientras escribía mi publicación ...
Mencioné tu comentario, gracias hasta ahora, pero ¿cómo se ve el tensor electromagnético en coordenadas esféricas? Wikipedia solo da la forma de Minkowski
Creo que hay un error en Wikipedia, los índices de F y g deben cambiarse en la ecuación para x" cuando dan la ley de Coulomb a distancias lejanas, de lo contrario obtienes un término Csc [2θ] desagradable en la ecuación para φ (whis es infinito en el ecuador)

F es el tensor electromagnético

Editar: esta respuesta se publicó en respuesta a la pregunta original que se puede parafrasear como 'Encontré esta ecuación en Wikipedia, ¿qué significa este término'? Y está claro a partir de la edición posterior de OP que esto ayudó a reducir lo que realmente querían saber.

Esto no proporciona una respuesta a la pregunta. Para criticar o solicitar una aclaración de un autor, deje un comentario debajo de su publicación. - De la revisión
Fue una respuesta a la pregunta cuando la publiqué. La pregunta se resumió muy bien al final con 'Encontré esta cosa en wiki, pero no sé qué es esta parte', así que le dije qué era esa parte. Definitivamente respondió la pregunta presente en ese momento. Si eso hubiera resuelto su problema, si lo hubiera publicado en los comentarios, la pregunta habría quedado sin respuesta y ya no sería necesaria.
Hola Eddy, de hecho, estoy considerando la pregunta actual.
No es razonable que espere que responda una pregunta que no está presente... Si desea eliminar mi respuesta ahora que la pregunta ha cambiado, sea mi invitado.
Estoy de acuerdo. Alguien más marcó tu respuesta y voté según la situación actual (pregunta y respuesta). No soy moderador, así que no decido nada. Si desea aumentar las posibilidades de que su respuesta no se elimine, puede considerar editarla, ya sea para aclarar que hubo un cambio o para abordar la pregunta "nueva".
Tienes razón, estaba buscando la definición en términos de los componentes, pero pregunté como si estuviera buscando la palabra. Entonces también diste una respuesta válida a mi pregunta, incluso si no fue muy detallada, obtienes un +1 de todos modos. Pero la otra respuesta es más detallada, así que como solo puedo aceptar 1 como solución, podría ser la otra persona (;