نموذج بورن-إنفيلد

في الفيزياء، هذا النموذج عبارة عن مثال مخصوص لما يعرف باسم الديناميكا الكهربائية اللاخطية. وقد قدمت تاريخياً في الثلاثينيات من القرن الماضي لإزالة الخلاف عن الطاقة-الذاتية للإلكترون electron's self-energy في الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية بعرض الحد الأعلى للحقل الكهربائي عند الأصل. تمتلك ديناميكا بورن-إنفيلد الكهربائية Born-Infeld electrodynamics المجموعة الكاملة من الخصائص الفيزيائية المثيرة للاهتمام :

أولاً : إن مجموع طاقة الحقل الكهرومغناطيسي تكون منتهية وتكون في الحقل الكهربائي منتظمة في كل مكان (أي أنه يتم الحفاظ على نفس المميزات الأولية التي اكتساها الحقل الكهروميغناطيسي ).

ثانياً :إنها تعرض خصائص فيزيائية جيدة فيما يتعلق بانتشار الموجات، مثل غياب موجات الصدمة و الانكسار المزدوج. تظهر نظرية الحقل هذه الخاصية على مسمى تمام الاستثنائية completely exceptional ونظرية بورن-إنفيلد هي الديناميكا الكهربائية اللاخطية النظامية الاستثائية الكاملة والوحيدة.

أخيراً، (و بأكثر تقنية) يمكن لنظرية بورن-إنفيلد أن تكون مرئية كتعميم مغاير لنظرية ماي، وقريبة جداً لفكرة آينشتاين لعرض تنسور الفضاء الغير-متناظر nonsymmetric metric tensor مع الجزء المتناظر المقابل لتنسور الفضاء العادي والتناظر-المضاد لتنسور الحقل الكهرومغناطيسي electromagnetic field tensor.

وسنستعمل الطريقة النسبية هنا لأن هذه النظرية تتعامل مع النسبية بشكل كامل.

إن الكثافة اللاغرانجية Lagrangian density هي

${\mathcal {L}}=-b^{2}{\sqrt {-\det \left(\eta +{F \over b}\right)}}+b^{2}$

حيث أن η هو فضاء مينكوفسكي Minkowski metric، وF هو تنسور فاراداي Faraday tensor وكلاهما تتعاملا على أنها مصفوفات مربعة إذاً بإمكاننا أخذ المحدد لمجموعهما; b هو مقياس بارامتر. القيمة المحتملة القصوى للحقل الكهربائي في هذه النظرية هو b، والطاقة-الذاتية لشحنات النقطة منتهية. وعندما تكون بالنسبة للحقول الكهربائية والمغناطيسية أكثر صغراً منb، نستخدم ديناميكا ماكسويل الكهربائية (أي أنه يتم استخدام معادلات ماكسويل الأربعة ) .

في الزمكان الرباعي الأبعاد تكون اللاغرانجية

${\mathcal {L}}=-b^{2}{\sqrt {1-{\frac {E^{2}-B^{2}}{b^{2}}}-{\frac {({\vec {E}}\cdot {\vec {B}})^{2}}{b^{4}}}}}+b^{2}$

حيث E هو الحقل الكهريائي، وB هو الحقل المغناطيسي.

في نظرية الأوتار، تكون حقول القياس الموجودة على برين-D (التي تنشأ من مفرق الأوتار المفتوحة) موصوفة بواسطة نفس النوع اللاغرانجي:

${\mathcal {L}}=-T{\sqrt {-\det \left(\eta +2\pi \alpha 'F\right)}}$

حيث T هو توتر البرين-D.

مصادر موثقة

• الموقع الرسمي للدكتور كرم اوحرو على الأنترنيت نموذج بورن-إنفيلد
• الصفحة الشخصية للدكتور كرم اوحرو على الفايسبوك يبرز فيها النمذجة العامة لنموذج بورن-إنفيلد