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新型黑洞的Hawking辐射、灰度因子及标量场演化

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新型黑洞的Hawking辐射、灰度因子及标量场演化

作者：刘燕湖南师范大学

学位级别：硕士

黑洞Hawking辐射是理论物理学科中的一个重大发现。它的出现是广义相对论、量子力学和热力学的有机结合的产物。经过近四十年的研究,在理论上人们已不再怀疑它的正确性,但在实验上至今尚未对这一预言给予验证。即便如此,对黑洞的理论研... 详细信息

黑洞Hawking辐射是理论物理学科中的一个重大发现。它的出现是广义相对论、量子力学和热力学的有机结合的产物。经过近四十年的研究,在理论上人们已不再怀疑它的正确性,但在实验上至今尚未对这一预言给予验证。即便如此,对黑洞的理论研究已经揭示出了一些涉及物理学基本观念的问题,具有非常重要的意义,值得进一步深入讨论。本文就当前学术界所关心的Einstein-Power-Maxwell引力理论及非最小耦合RβF2-型Einstein-Maxwell理论得到的新型黑洞的Hawking辐射、灰度因子及标量场演化等问题进行了深入细致的研究,主要完成了以下两方面的工作：第一方面、三维Einstein-Power-Maxwell黑洞是没有对Maxwell能量动量张量强加任何限制条件的黑洞解。我们采用解析方法研究了三维Einstein-Power-Maxwell黑洞中无质量标量场的微扰演化。并且得到了它的灰度因子的表达式,发现该解析结果在全频率范围都成立,它的值随着电荷量Q的增加而增加,且在频率很大时趋近于一个常数。我们还找到了黑洞时空的似正规模,由此得出Einstein-Power-Maxwell黑洞时空非常稳定的结论。第二方面、我们采用解析方法研究了非最小耦合RβF2-型Einstein-Maxwell黑洞中无质量标量场的Hawking辐射和灰度因子。发现黑洞时空的渐近结构是由实幂指数β决定的,由于β值的变化,时空结构发生变化,其相应的Hawking辐射和灰度因子的变化规律也发生变化。且耦合常数a。和电荷量q值的变化也会影响Hawking辐射和灰度因子的变化规律。

关键词：霍金辐射霍金温度似正规模灰度因子标量场演化

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黑洞时空中的量子纠缠提纯

黑洞时空中的量子纠缠提纯

作者：邓峻峰湖南师范大学

学位级别：硕士

量子信息科学从诞生到现在虽只有10多年时间,但由于其重大的理论意义及广阔的应用前景而得以迅猛发展,扩展形成一片新兴的领域,并取得了引人瞩目的成就。量子纠缠是量子信息理论中的一个重要概念,它不但具有十分重要的理论意义,而且可... 详细信息

量子信息科学从诞生到现在虽只有10多年时间,但由于其重大的理论意义及广阔的应用前景而得以迅猛发展,扩展形成一片新兴的领域,并取得了引人瞩目的成就。量子纠缠是量子信息理论中的一个重要概念,它不但具有十分重要的理论意义,而且可以作为主要的资源应用于很多重要的量子信息操作中,如量子计算、量子通信等。广义相对论是物质世界的时空理论和时空中物质运动的普遍理论。黑洞物理是广义相对论理论中的一个重要部分,它联系了引力理论所描述的宏观世界和量子力学描述的微观世界。黑洞某些性质揭示了量子论和广义相对论之间的内在联系,在对量子信息理论的研究方面也具有十分重要的意义。近年来,在广义相对论框架下研究量子信息逐渐引起越来越多的人的兴趣,因为它不仅能进一步加深我们对量子信息的理解,而且还会在黑洞熵和黑洞信息疑难的研究中扮演重要的角色。作为广义相对论和量子信息的交叉学科,弯曲时空中量子信息已成为量子信息研究的新热点领域。我们将在广义相对论描述的弯曲时空中进行量子纠缠提纯的研究。本文讨论了史瓦西时空背景下狄拉克场的纠缠提纯问题。分析了霍金温度、场的能量对纠缠提纯的影响。研究发现对于初始的两粒子Werner态,在平直时空中,只有其态参数,F(0

关键词：黑洞量子信息纠缠提纯霍金温度

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广义测不准关系下黑洞相变的研究

广义测不准关系下黑洞相变的研究

作者：李巍沈阳师范大学

学位级别：硕士

本文探究广义哈密顿-雅可比(H—J)方程下的标量粒子和广义狄拉克方程下的费米子的隧穿辐射与量子修正的黑洞相变。通过对AS修正的Schwarzschild黑洞和Rindler修正的Schwarzschild黑洞进行讨论,对比温度和热容量,分析热力学行为。然后探... 详细信息

本文探究广义哈密顿-雅可比(H—J)方程下的标量粒子和广义狄拉克方程下的费米子的隧穿辐射与量子修正的黑洞相变。通过对AS修正的Schwarzschild黑洞和Rindler修正的Schwarzschild黑洞进行讨论,对比温度和热容量,分析热力学行为。然后探究Finsler几何框架下RS黑洞的相变和热力学性质。基于广义测不准关系(GUP),在修正的Schwarzschild黑洞辐射标量粒子和费米子的过程中不断蒸发,黑洞的质量和温度会发生变化。修正的霍金温度与标准的霍金温度在大质量范围内的趋势类似,都是随着质量的减小而升高,但当黑洞蒸发到普朗克质量时,修正前后的差异十分明显。修正后的霍金温度在临界质量M(28)M处不再升高,而是急速下降,并最终产生残余物质。在M(28)M处热容突然截断,由负变正,随着黑洞的不断蒸发,最终热容值为零,产生残余物质,说明黑洞确实发生了热力学相变。将GUP应用到费米场,对自旋为1/2的狄拉克粒子进行探究,得到了相似的结论。文章的最后研究了Finsler几何框架下RS黑洞的相变和热力学性质。基于GUP,计算了修正后的热力学量,如隧穿温度、局域温度、热容量和黑洞熵等。对比修正前后热力学量,分析了RS黑洞的相变和热力学行为。与原始Schwarzshild黑洞的热力学量相比,我们有许多不同的发现。首先,GUP防止黑洞完全蒸发并产生稳定的剩余质量。其次,广义测不准参数?的范围会影响黑洞的相变。此外,我们还发现,随着温度的升高,稳定的小黑洞(SBH)和稳定的大黑洞(LBH)可以长时间的存在。总之,应用GUP讨论黑洞的热力学相变,许多结果值得深刻剖析。在GUP的修正下,形式简单的经典黑洞热力学量出现了修正项,黑洞不再完全蒸发最终产生残余,这就说明黑洞热力学演化到最后阶段,由不稳定的相转化到稳定的相,信息得以保存。

关键词：广义测不准关系霍金温度热容量相变

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圈量子修正黑洞的霍金辐射

圈量子修正黑洞的霍金辐射

作者：尹芬芬湖南师范大学

学位级别：硕士

黑洞霍金辐射揭示了黑洞的一些时空特性和物理属性,因而它在物理学中占有非常重要的地位。圈量子修正理论也是近几十年来人们研究非常活跃的领域,因为它不依赖于特定的时空背景,能够很好地解决广义相对论中宇宙学和黑洞物理中的奇点问... 详细信息

黑洞霍金辐射揭示了黑洞的一些时空特性和物理属性,因而它在物理学中占有非常重要的地位。圈量子修正理论也是近几十年来人们研究非常活跃的领域,因为它不依赖于特定的时空背景,能够很好地解决广义相对论中宇宙学和黑洞物理中的奇点问题。对圈量子修正理论的深入研究有助于人们加深对宇宙学和黑洞物理中一些基本问题的理解。本文就圈量子修正黑洞的灰度因子和霍金辐射进行了研究,主要的成果有：一、圈量子修正对四维黑洞霍金辐射的影响。我们采用解析法近似求解在四维圈量子修正黑洞时空中的标量场方程,从而发现了圈量子修正对黑洞的吸收率|A|2、吸收截面σ和黑洞霍金辐射的亮度的影响。随着反弹半径κ的增加,黑洞的吸收率和吸收截面随之单调递增,但黑洞霍金辐射的亮度都随之单调减小。二、圈量子修正对高维黑洞霍金辐射的影响。我们研究了高维圈量子修正黑洞时空及其膜上的霍金辐射。我们发现黑洞时空中和膜上的灰度因子取决于黑洞质量M、维数d以及反弹半径κ。灰度因子随着黑洞质量M的增加而单调递增,膜上的灰度因子的增长趋势更加明显。灰度因子随反弹半径的变化较为复杂。在五维黑洞时空中,当黑洞质量较大时,时空内和膜上的灰度因子随反弹半径κ的增加先减后增。随着质量M的逐渐减少,时空内和膜上的灰度因子最终都完全变为随反弹半径κ单调递增的函数。在时空维数d>5时,时空中和膜上的灰度因子都有极小值,且这一极小值随着M的减小往左移。此外,我们也发现黑洞时空中和膜上霍金辐射的亮度也取决于黑洞质量M、维数d以及反弹半径κ。这些信息可以帮助我们能更多地认知额外维及圈量子修正的黑洞。

关键词：黑洞霍金辐射圈量子修正霍金温度高维时空

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GUP对黑洞隧穿辐射及熵的修正

GUP对黑洞隧穿辐射及熵的修正

作者：宋德文沈阳师范大学

学位级别：硕士

本文以Quantum Corrected Schwarzschild黑洞、Kehagias-Sfetsos黑洞和Rutz-Schwarzschild黑洞为例,研究了广义不确定原理（GUP）对黑洞霍金辐射和熵的修正。采用不同形式的GUP修正了标量粒子和矢量粒子的隧穿辐射,计算了GUP修正后的隧... 详细信息

本文以Quantum Corrected Schwarzschild黑洞、Kehagias-Sfetsos黑洞和Rutz-Schwarzschild黑洞为例,研究了广义不确定原理（GUP）对黑洞霍金辐射和熵的修正。采用不同形式的GUP修正了标量粒子和矢量粒子的隧穿辐射,计算了GUP修正后的隧穿率、霍金温度和热容。发现它们不仅仅受黑洞质量和时空背景的约束,同时受到GUP参数的影响,由此本文得到的霍金辐射谱是非纯热的。从黑洞的温度-质量（T-M）、热容-质量（C-M）的图像可以看出,考虑GUP影响后,修正的隧穿温度低于经典霍金温度,修正的热容也低于传统热容,经典曲线与修正曲线在大质量范围内基本相同。但当黑洞蒸发到普朗克量级的临界质量时,修正的热容从负无穷大突变为正无穷大,这就意味着相变的发生。当黑洞蒸发到最小质量时,修正的霍金温度和热容趋近于零,黑洞停止了与外界环境的能量交换,由此在热力学演化的最后阶段产生了稳定的残余。以上研究结果表明GUP对黑洞的隧穿产生了较大的影响,避免了黑洞全部蒸发,即GUP能导致黑洞在残余处停止辐射。基于热力学第一定律和GUP修正的霍金温度,得到了修正的黑洞熵。修正熵除了与黑洞的质量和时空背景有关之外,还受到辐射粒子种类和GUP参数的影响。它的表达式比经典熵形式更复杂,包括分式及对数等修正项,这可为黑洞的微观起源问题的解释提供更多的可能性。通过观察熵-质量（S-M）的图像,发现当黑洞接近普朗克尺度时,修正曲线与经典曲线存在显著差异。且当黑洞蒸发到最小质量时,修正熵达到了最小值,即GUP影响下黑洞存在残余熵。总之,通过GUP对黑洞的隧穿辐射和熵修正的研究,我们能得出很多值得深入分析与思考的结果。在GUP的修正下,原本形式简单的经典黑洞热力学量出现了很多修正项,原来完全蒸发的黑洞在残余质量处停止蒸发,近似为零的经典黑洞熵也出现了残余熵,这就意味着黑洞蒸发到最后阶段信息没有完全消失,由此对解决黑洞信息丢失疑难提供了参考价值。

关键词：广义不确定原理量子隧穿辐射霍金温度黑洞熵

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（A）dS黑洞的热力学

（A）dS黑洞的热力学

作者：李华润南昌大学

学位级别：硕士

近年来人们对黑洞热力学的研究不断深入,然而人们对黑洞的热力学性质还不是很清楚,特别是对黑洞熵的量子本质及统计起源等问题。本文主要是讨论修正的(Anti-)de Sitter(简称(A)dS)史瓦西黑洞的热力学性质。本文共分四章。第一章是对黑... 详细信息

近年来人们对黑洞热力学的研究不断深入,然而人们对黑洞的热力学性质还不是很清楚,特别是对黑洞熵的量子本质及统计起源等问题。本文主要是讨论修正的(Anti-)de Sitter(简称(A)dS)史瓦西黑洞的热力学性质。本文共分四章。第一章是对黑洞及其研究近况的一个综述,介绍了黑洞的概念、种类等基本知识后,着重对黑洞热力学的四定律以及黑洞熵的量子性质做了综述。第二章我们讨论在含有宇宙常数的彩虹引力框架情况下(A)dS史瓦西黑洞的热力学性质。首先,我们回顾了双狭义相对论和彩虹引力的一些基本性质,接着从修正的爱因斯坦场方程出发,得到了一个修正的(A)dS史瓦西黑洞的解,并且详细地讨论了它的热力学性质。一般说来,对于修正的(A)dS史瓦西黑洞,其相应的霍金温度也将得到修正并且取决于探测粒子的能量。然而,当把从黑洞辐射出粒子看作探测粒子时,可以为此类黑洞提出一个内禀温度的概念,我们针对一些特定的色散关系,计算并得到了黑洞的内禀温度值。有一个很有趣的结果是:这种黑洞的霍金温度与直接运用延拓的不确定性原理和修正的色散关系得到的通常的(A)dS史瓦西黑洞温度是一致的。第三章我们利用基于贝肯斯坦(Bekenstein)熵边界假设的最小面积方法求解Anti-de Sitter黑洞熵。首先我们介绍了广义不确定性原理和修正的色散关系对黑洞的影响。然后结合贝肯斯坦(Bekenstein)熵边界假设探讨吸收粒子的能量-动量(色散)关系对黑洞熵的影响。本文讨论了两种修正色散关系对Anti-de-Sitter黑洞熵的影响。第一种色散关系的修正项与普朗克能标呈线性关系,结果得到的黑洞熵的主要修正项与视界面积的方根成正比,而另一种修正色散关系含有普朗克能标的平方项,所求得的黑洞熵的主要修正项是视界面积的对数形式,这个结果与其它通过量子引力途径得到的结果相吻合。第四章是总结和展望。

关键词：霍金温度黑洞熵修正的色散关系延拓的不确定性原理彩虹引力

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洛伦兹对称破缺与黑洞霍金隧穿辐射的研究

洛伦兹对称破缺与黑洞霍金隧穿辐射的研究

作者：陶军西华师范大学

学位级别：硕士

黑洞信息丢失疑难和引力本质的问题一直以来都是基础物理学研究中前沿和热点的问题。量子引力唯象模型作为量子引力理论发展过程中的重要部分,为研究量子引力效应对各种尺度范围内的物理系统性质的影响提供了非常有价值的途径。本文将... 详细信息

黑洞信息丢失疑难和引力本质的问题一直以来都是基础物理学研究中前沿和热点的问题。量子引力唯象模型作为量子引力理论发展过程中的重要部分,为研究量子引力效应对各种尺度范围内的物理系统性质的影响提供了非常有价值的途径。本文将量子引力唯象模型中的标准模型扩展(SME)与黑洞的霍金隧穿辐射研究相结合,研究洛伦兹对称破缺效应对黑洞量子隧穿辐射的影响。本文的研究结果如下:1.基于洛伦兹破缺旋量场理论研究带电Garfink-Horne Dilaton黑洞狄拉克粒子的霍金隧穿辐射,发现洛伦兹破缺效应修正了黑洞的霍金隧穿辐射性质。首先,将洛仑兹破缺修正的狄拉克方程从平直时空推广到带电的Garfink-Horne Dilaton黑洞弯曲时空,然后利用伽马矩阵的反对易关系在洛伦兹破缺旋量场理论中得到修正的狄拉克-哈密顿-雅可比方程,发现类以太项和CFJ项分别修正了狄拉克-哈密顿-雅可比方程中的作用量S项和质量项。接着,利用修正后的狄拉克-哈密顿-雅可比方程对带电Garfink-Horne Dilaton黑洞视界处的隧穿辐射进行研究,得到了修正的隧穿辐射率、霍金温度和熵。一个有意思的发现是,洛伦兹破缺修正带电的Garfink-Horne Dilaton黑洞热力学性质只与类以太项有关,与手征项和CFJ项无关。***-Newman-Taub-Nut稳态黑洞具有轴对称性,其时空度规的特性是具有时轴交叉项。考虑到洛伦兹破缺效应修正的色散关系,给出了Kerr-Newman-Taub-Nut黑洞弯曲时空中修正的Rarita-Schwinger方程,然后,通过利用半经典近似方法得到一个修正的任意自旋费米子的动力学方程。基于这个修正的动力学方程得到了洛伦兹破缺效应修正的哈密顿-雅可比方程,接着,利用这个修正的哈密顿-雅可比方程对该黑洞事件视界处和宇宙视界处的隧穿辐射进行研究,得到了一个较为精确包含高阶小量Ο(σ)的修正的霍金温度,相比较未修正的霍金温度该修正后的霍金温度与洛伦兹破缺效应的参数s取值密切相关。

关键词：洛伦兹破缺霍金辐射黑洞热力学修正的狄拉克-哈密顿-雅可比方程霍金温度

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矢量粒子隧穿、量子引力修正及相关问题研究

矢量粒子隧穿、量子引力修正及相关问题研究

作者：陈阳西华师范大学

学位级别：硕士

本文对作者在硕士期间的研究成果进行了总结,具体分为以下章节:第一章简要介绍黑洞的基本知识。我们介绍爱因斯坦场方程得到各种黑洞解,重点阐述黑洞的热力学性质,并对本论文的研究背景和意义进行了阐述。第二章介绍在矢量粒子隧穿方面... 详细信息

本文对作者在硕士期间的研究成果进行了总结,具体分为以下章节:第一章简要介绍黑洞的基本知识。我们介绍爱因斯坦场方程得到各种黑洞解,重点阐述黑洞的热力学性质,并对本论文的研究背景和意义进行了阐述。第二章介绍在矢量粒子隧穿方面的研究工作。量子隧穿模型是一种有效研究黑洞霍金辐射的理论方法。考虑变化的背景时空和能量守恒后,得到的黑洞辐射谱不再是纯热谱。该结果为信息疑难提供了一种可能的解释。基于上述模型,径向测地线法和哈密顿-雅克比方法在该文中被详细介绍,它们都是通过求解粒子隧穿的粒子作用量研究黑洞辐射。本章采用量子隧穿模型分别对矢量粒子在Dilaton时空和Kerr时空的隧穿行为进行了研究,得到粒子的隧穿率和标准的霍金温度。第三章介绍隧穿辐射的量子修正。量子引力理论揭示了最小可观测尺度的存在,该理论包含弦论、圈量子引力、双重狭义相对论等多种理论模型。本文采用广义测不准关系和双重狭义相对论对粒子隧穿辐射进行了研究,得到修正的霍金温度。该温度低于标准霍金温度,表明量子引力效应减缓黑洞蒸发,黑洞不能完全蒸发,残余物质存在。第四章给出了总结和对今后工作的设想。

关键词：矢量粒子隧穿辐射量子引力效应霍金温度

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洛伦兹对称破缺旋量场的霍金隧穿辐射

西华师范大学学报（自然科学版） 2021年第1期42卷 48-53页

作者：陶军蒲瑾杨树政西华师范大学物理与空间科学学院四川南充637009

基于洛伦兹破缺旋量场理论研究带电Garfink-Horne Dilaton黑洞Dirac粒子的霍金隧穿辐射,发现洛伦兹破缺效应修正了黑洞的霍金隧穿辐射性质。首先,将洛仑兹破缺修正的Dirac方程从平直时空推广到带电的Garfink-Horne Dilaton黑洞弯曲时空... 详细信息

基于洛伦兹破缺旋量场理论研究带电Garfink-Horne Dilaton黑洞Dirac粒子的霍金隧穿辐射,发现洛伦兹破缺效应修正了黑洞的霍金隧穿辐射性质。首先,将洛仑兹破缺修正的Dirac方程从平直时空推广到带电的Garfink-Horne Dilaton黑洞弯曲时空,然后利用gamma矩阵的反对易关系在洛伦兹破缺旋量场理论中得到修正的Dirac-Hamilton-Jacobi方程,发现类以太项和CFJ项分别修正了Dirac-Hamilton-Jacobi方程中的作用量S项和质量项。接着,利用修正后的Dirac-Hamilton-Jacobi方程对带电Garfink-Horne Dilaton黑洞视界处的隧穿辐射进行研究,得到了修正的隧穿辐射率、霍金温度和熵。一个有意思的发现是,洛伦兹破缺修正的带电的Garfink-Horne Dilaton黑洞热力学性质只与类以太项有关,与手征项和CFJ项无关。

关键词：洛伦兹破缺霍金辐射黑洞热力学修正的Dirac-Hamilton-Jacobi方程霍金温度