Observational aspects of a massive graviton

Abstract

The possible existence of a massive spin-2 field alongside the standard massless gravi- ton of General Relativity is a recent theoretical development in gravitational physics. If such an additional tensor field exists, it could leave potentially observable imprints in several astrophysical, cosmological and laboratory settings. This thesis studies the phe- nomenon of flavour oscillations in a nearly degenerate coupled system of photons with massive and massless spin-2 particles propagating in an external magnetic field. The framework for our calculations is provided by the ghost-free bimetric theory of gravity coupled to electromagnetism. We discuss several potentially observable manifestations of such oscillations and make numerical predictions for some relevant laboratory setups and astrophysical scenarios.

Možná existence hmotného spin-2 pole vedle standardního nehmotného gravitonu obecné relativity představuje nedávný teoretický vývoj v gravitační fyzice. Pokud takové dodatečné tenzorové pole existuje, mohlo by zanechat potenciálně pozorovatelné stopy v různých astrofyzikálních, kosmologických a laboratorních podmínkách. Tato práce stu- duje flavourové oscilace v téměř degenerovaném interagujícím systému fotonů s hmotnými a nehmotnými částicemi se spinem 2 šířícími se v magnetickém poli. Rámec pro naše výpočty je poskytnut bimetrickou teorií gravitace bez duchů, která interaguje s elek- tromagnetismem. Diskutujeme několik potenciálně pozorovatelných projevů zmíněných oscilací a provádíme číselné předpovědi pro některá relevantní laboratorní uspořádání a astrofyzikální scénáře.