【摘要】：本文綜述了黑洞的基本知識和到目前為止所取得的研究成果,并詳細介紹作者博士期間在黑洞霍金隧穿輻射、面積量子化以及對偶性這三個方面的研究工作。本文分為七章,具體內容如下: 第一章是綜述部分。我們在該章對黑洞的形成、蒸發(fā)、熱力學性質和探索等方面進行了闡述。 第二章目的是將Parikh、Wilczek的工作推廣到荷電粒子的霍金輻射。我們采用半經(jīng)典量子隧穿方法對Einstein-Maxwell-Dilaton-Axion(EMDA)時空中標量荷電粒子的霍金輻射進行研究,其結果表明霍金輻射譜不是純熱譜,粒子隧穿率與Bekenstein-Hawking熵變有關。這與Parikh、Wilczek以及張靖儀等人的結果一致。同時,采用路徑積分方法對Taub-Nut時空中帶質量粒子的隧穿行為進行了研究,得到黑洞的霍金溫度與以前的結果一致。 第三章討論費米子隧穿輻射。這部分內容關鍵是構造伽馬矩陣。對于軸對稱黑洞,考慮到視界附近能層中的物質場被拖曳著進行運動和伽馬矩陣構造的方便性,我們在拖曳場中對費米子的隧穿輻射進行討論。對de Sitter時空中費米子隧穿輻射的研究表明:具有正頻的粒子在宇宙視界處的能量測得為負值。對Horava-Lifshitz引力理論中費米子隧穿輻射的研究表明:該引力理論的相關參數(shù)對黑洞霍金溫度進行了約束。 第四章,考慮到Nation等人關于一維量子通道描述光子的霍金輻射和Bekenstein、Mayo對黑洞維數(shù)約束的工作,我們將黑洞約束為一維,采用一維通道同時對Kerr和Kerr-Newman時空中費米子和玻色子的霍金輻射進行討論。同時,對黑洞的熱導率和電導率進行了研究,其結果表明:熱導率只與黑洞表面引力有關,且不均勻;電導率只與粒子的電荷有關。在討論中,隧穿粒子的磁量子數(shù)被視為廣義的荷,相應的化學勢等于磁量子數(shù)乘以角速度。 第五章,結合Maggiore關于QNMs的新解釋和黑洞熱力學第一定律,我們對de Sitter時空中Schwarzschild黑洞和高維Reissner-Nordstrom黑洞在接近極端情況下的面積譜進行了討論。其結果表明,面積譜和熵譜是等間隔的,與黑洞的參數(shù)無關。該結果具有普遍性,對于其它非極端黑洞同樣適用。 第六章是Kerr/CFT對應的進一步延伸。我們對EMDA黑洞在極端和非極端情況下的對偶性進行了討論,得到該黑洞“near”區(qū)域存在共形對稱性,但由于矢量場的局域定義和方位角的周期性,這種對稱被視為瞬時破缺。在非極端情況下,我們得到“near”區(qū)域的吸收截面,它精確地與二維共形場理論(CFT)中有限溫度的吸收截面相等。通過Cardy公式得到黑洞微觀熵與Bekenstein-Hawking面積-熵相等。在極端情況下,通過重新定義共形坐標,研究了CFT和無質量標量場空間解的對偶性。得到微觀熵與面積-熵相等。 第七章給出全文的總結和以后工作的一些設想。
[Abstract]:In this paper, the basic knowledge of black hole and the research achievements so far are reviewed, and the author's research work on Hawking tunneling radiation, area quantization and duality of black hole is introduced in detail. This paper is divided into seven chapters, the specific contents are as follows: the first chapter is a summary part. In this chapter, we discuss the formation, evaporation, thermodynamic properties and exploration of black holes. The purpose of the second chapter is to extend the work of Parikh,Wilczek to Hawking radiation of charged particles. We use semi-classical quantum tunneling method to study the Hawking radiation of scalar charged particles in Einstein-Maxwell-Dilaton-Axion (EMDA) space-time. The results show that the Hawking radiation spectrum is not pure thermal spectrum, and the tunneling rate of particles is related to the change of Bekenstein-Hawking entropy. This is consistent with the results of Parikh,Wilczek and Zhang Jingyi and others. At the same time, the tunneling behavior of particles with mass in Taub-Nut spacetime is studied by means of path integral method. The Hawking temperature of the black hole is in agreement with the previous results. In the third chapter, the fermion tunneling radiation is discussed. The key of this part is to construct gamma matrix. In the case of axisymmetric black holes, the tunneling radiation of fermions is discussed in the towed field, taking into account that the matter field in the energy layer near the horizon is towed for motion and the convenience of the gamma matrix construction. The study of fermion tunneling radiation in de Sitter space-time shows that the energy of particles with positive frequency in the cosmic horizon is negative. The study of the fermion tunneling radiation in Horava-Lifshitz 's gravitational theory shows that the Hawking temperature of the black hole is constrained by the relevant parameters of the theory of gravity. In chapter 4, considering the work of Nation et al on the Hawking radiation of one-dimensional quantum channel describing photons and the constraint of Bekenstein,Mayo on the dimension of black hole, we restrict the black hole to one-dimensional. The Hawking radiation of fermions and bosons in Kerr and Kerr-Newman spacetime is discussed by means of one-dimensional channels at the same time. At the same time, the thermal conductivity and conductivity of the black hole are studied. The results show that the thermal conductivity is only related to the surface gravity of the black hole, and the conductivity is only related to the charge of the particle. In the discussion, the magnetic quantum number of the tunneling particle is regarded as a generalized charge, and the corresponding chemical potential is equal to the magnetic quantum number multiplied by the angular velocity. In chapter 5, combined with Maggiore's new explanation of QNMs and the first law of black hole thermodynamics, we discuss the area spectrum of Schwarzschild black hole and high-dimensional Reissner-Nordstrom black hole in space when de Sitter is close to the extreme. The results show that the area spectrum and entropy spectrum are equispaced and independent of the parameters of the black hole. This result is universal and is also applicable to other non-extreme black holes. The sixth chapter is a further extension of Kerr/CFT correspondence. The duality of EMDA black hole in extreme and non-extreme cases is discussed, and the conformal symmetry exists in the "near" region of the black hole. However, due to the local definition of vector field and the periodicity of azimuth angle, this symmetry is regarded as instantaneous breaking. In the non-extreme case, we obtain the absorption cross section of the "near" region, which is exactly equal to the absorption cross section of the finite temperature in the two-dimensional conformal field theory (CFT). The microscopic entropy of black hole is equal to that of Bekenstein-Hawking area-entropy by Cardy formula. In extreme cases, by redefining conformal coordinates, the duality of solutions of CFT and massless scalar field space is studied. The microscopic entropy is equal to the area-entropy. Chapter VII gives a summary of the full text and some ideas for future work.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P145.8

【共引文獻】

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本文編號：2453420