[論文レビュー] Backreaction to wormhole by classical scalar field: Will classical scalar field destroy wormhole?

Sung-Won Kim|ArXiv.org|Nov 25, 1999

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、古典的で最小に結合された質量のないスカラー場が、バックレアクトを通じてトラバーサブルなローレンツ型ワームホールを不安定化させることができるかどうかを調査している。自己整合的解を用いて、スカラー場のエネルギー密度がワームホールを維持するために必要な特異物質を上回ることを発見し、その結果、ワームホールの形成が実質的に不可能になる。これは、古典的スカラー場がワームホールと安定に共存するのではなく、むしろ破壊する可能性があることを示唆している。

ABSTRACT

There are two effects of extra matter fields on the Lorentzian traversable wormhole. The ``primary effect'' says that the extra matter can afford to be a part of source or whole source of the wormhole when the wormhole is being formed. Thus the matter does not affect the stability of wormhole and the wormhole is still safe. If the extra matter is extotic, it can be the whole part of the source of the wormhole. The ``auxiliary effect'' is that the extra matter plays the role of the additional matter to the stably-existed wormhole by the other exotic matter. This additional matter will change the geometry of wormhole enough to prevent from forming the wormhole by backreaction. In the minimally coupled massless scalar field case, the self-consistent solution was found. The backreaction of the scalar field can dominate the exotic matter part so that it will hinder the formation of the wormhole.

研究の動機と目的

• 古典的スカラー場がトラバーサブルなローレンツ型ワームホールの安定性および形成に与える影響を分析すること。
• 『主効果』（形成過程におけるスカラー場の源としての役割）と『補助効果』（既存のワームホールを破壊する追加の物質）を区別すること。
• 最小に結合された質量のないスカラー場のバックレアクトが、特異物質の必要条件を上回ることでワームホールの形成を妨げられるかどうかを特定すること。
• トラバーサブルなワームホール幾何に結合されたスカラー場の自己整合的場の方程式を導出し、解くこと。

提案手法

• 静的かつ球対称なトラバーサブルなワームホールに最小に結合された質量のないスカラー場を組み込んだアインシュタイン-スカラー場方程式を定式化する。
• ワームホール幾何に整合するスカラー場プロファイルの特定のアンサッツを仮定する。
• 方程式系を数値的または解析的に解き、自己整合的解を得る。
• スカラー場のエネルギー運動量テンソルを評価し、ワームホールを維持するために必要な特異物質の寄与と比較する。
• スカラー場のバックレアクトが、幾何がワームホールを支えることができないほど変化するかどうかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 古典的で最小に結合された質量のないスカラー場は、構造を損なわせることなくトラバーサブルなワームホールと共存可能か？
• RQ2 スカラー場のバックレアクトは、ワームホールを維持するために必要な特異物質を上回るか？
• RQ3 スカラー場がトラバーサブルなワームホールの形成を妨える条件は何か？
• RQ4 スカラー場のエネルギー密度は、ワームホールに必要な負のエネルギー密度と比べてどの程度か？
• RQ5 スカラー場とワームホール幾何が動的バランスを保つ自己整合的解が存在するか？

主な発見

• 古典的スカラー場のバックレアクトは、ワームホールの存在に必要な特異物質成分を上回る。
• スカラー場のエネルギー密度が非常に大きくなり、必要な負のエネルギー条件を上回るため、ワームホールの形成が阻止される。
• スカラー場のストレステンソルへの寄与が特異物質のそれよりも大きい自己整合的解が得られた。
• スカラー場の補助的効果がワームホール幾何を不安定化させ、その形成や維持を不可能にする。
• 結果から、古典的スカラー場のバックレアクトによって、トラバーサブルなワームホールの存在が根本的に妨げられる可能性があることが示唆される。