五维N=2超引力理论中带四个电荷的静态（AdS或压扁）黑洞

作     者：吴迪 

作者单位：西华师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨树政;吴双清

授予年度：2017年

学科分类：07[理学] 070401[理学-天体物理] 070201[理学-理论物理] 0704[理学-天文学] 0702[理学-物理学] 

主      题：超引力 黑洞精确解 AdS黑洞 压扁黑洞 黑洞热力学 

摘      要：黑洞是由爱因斯坦广义相对论所预言的最基本的重要客体,黑洞解的构造及其性质的研究有助于人们加深对(超)引力本质和时空性质的认识。高维黑洞及超引力黑洞解因为有许多与四维黑洞不同的奇特性质,吸引了人们很大的兴趣。本文的课题选择为五维N=2超引力理论中新的静态黑洞解及其热力学性质的研究。就五维N=2超引力理论而言,其玻色部分除引力子和引力光子以外,一般可以耦合n个矢量超多重态。五维N=2超引力理论中最有名的解是n=2的U(1)3超引力理论即STU模型中的解。过去人们对STU模型做了大量的研究,已获得了许多有意义的黑洞解和黑环解。可以推测,一般的五维N=2超引力理论可能存在一些未知的黑洞解。虽然人们在五维N=2超引力理论中已求得大量的新黑洞解,但都是局限于STU模型中的解,即带三个电荷的黑洞解。对于n2的情形,则几乎没有什么研究。本文拟考虑n=3未规范超引力理论,即五维N=2超引力耦合3个阿贝尔(Abel)矢量超多重态的情形,把该理论命名为“STU-W2U模型,对该模型中的非极端黑洞解进行深入的研究。我们已求出了在五维未规范超引力理论中带四个电荷的静态黑洞解和具有压扁视界的Kaluza-Klein(KK)黑洞解,并且将其推广到规范超引力理论中已获得了带四个电荷的静态AdS黑洞解。本文的主要内容是构造出五维N=2超引力理论中新的带四个电荷黑洞解并研究其热力学性质。首先给出了该五维理论中带四个电荷的静态黑洞解和具有压扁视界的KK黑洞解,进而获得了规范超引力理论中带四个电荷的静态AdS黑洞解,并对各解的热力学性质作仔细的研究。本文在结构上分为六章。第一章在简要地介绍了广义相对论和黑洞物理、超弦、超引力、高维时空、五维严格解和黑洞热力学性质之后,叙述本课题的研究背景与意义。在第二章中,我们先扼要地介绍五维N=2(规范)超引力理论,并以该理论中最简单的具有代表性的STU模型为例,详细地给出五维静态AdS黑洞解的求解过程。第三至五章是本文的重点和新的原创性工作(均尚待发表)。在第三章中,我们首先给出五维N=2超引力中STU-W2U模型的玻色作用量,并导出其全部的运动方程。然后给出新的静态四电荷超引力黑洞解的表达式,并对该黑洞解的热力学量进行计算,验证它们满足黑洞热力学第一定律。在第四章中,我们将STU-W2U模型的静态四电荷解推广到含负宇宙学常数(即AdS时空)情形,给出静态四电荷超引力AdS黑洞解,然后对该黑洞解的热力学性质作详细分析。在第五章中,我们又将上述静态四电荷解推广到具有压扁视界情形,给出了静态压扁的四电荷超引力黑洞解,对其热力学性质进行分析。第六章是本文的简要总结和对后续工作的展望。