[論文レビュー] Cooling-heating phase transition for 4D AdS Bardeen Gauss-Bonnet Black Hole

Mohammad Farsam, Emad Yaraie+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 8, 2020

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 44被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、4次元漸近的にAdSであるBardeen Gauss-Bonnetブラックホールにおけるジュール＝トムソン膨張および冷却・加熱相転移を調査する。ジュール＝トムソン係数とそのゼロ交差を分析することにより、質量、磁気的電荷、Gauss-Bonnet結合定数の変化が逆転温度を引き起こし、冷却と加熱の領域間の相転移を示すことが明らかになった。これは、従来の熱力学系と類似した挙動である。

ABSTRACT

In this letter we study thermodynamics of 4D AdS Bardeen Gauss-Bonnet (BGB) black hole. We show it can be involved in the process of the Joule-Thomson expansion. This is done by studying its inversion temperatures. Same as ordinary thermodynamics systems this black hole predicts cooling/heating phase transition if Joule-Thomson coefficient vanishes. Here we investigate effects of the black hole characteristics such as the magnetic charge, the mass and the GB coupling constant variations on the inversion temperature and the phase transition.

研究の動機と目的

• 4D AdS Bardeen Gauss-Bonnetブラックホールのジュール＝トムソン膨張下における熱力学的挙動を調査すること。
• 膨張中に冷却または加熱が発生する条件を特定すること。
• ブラックホールのパラメータ（質量、磁気的電荷、Gauss-Bonnet結合定数）が逆転温度および相転移に与える影響を分析すること。
• ブラックホール系と従来の物質との間でジュール＝トムソン過程において熱力学的類似性を確立すること。

提案手法

• 膨張中の冷却および加熱領域を特定するためにジュール＝トムソン係数の分析。
• ジュール＝トムソン係数がゼロとなる点としての逆転温度の導出および評価。
• 逆転温度が質量、磁気的電荷、Gauss-Bonnet結合定数に依存する様子の調査。
• 反ド・ジッター時空におけるGauss-Bonnet重力に特有の熱力学的関係の使用。
• パrameter空間における相転移境界の数値的および解析的検討。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 4D AdS Bardeen Gauss-Bonnetブラックホールのジュール＝トムソン係数がゼロになる条件は何か。これは相転移を示唆する。
• RQ2 ブラックホールの質量の変化が逆転温度および冷却・加熱転移に与える影響は何か。
• RQ3 磁気的電荷が逆転温度および相挙動に与える影響は何か。
• RQ4 Gauss-Bonnet結合定数が熱力学的転移特性をどのように調節するか。
• RQ5 ブラックホールは、通常の熱力学的系と類似した相転移を示せるか。

主な発見

• 4D AdS Bardeen Gauss-Bonnetブラックホールは、ジュール＝トムソン係数がゼロに交差する際に冷却・加熱相転移を示し、これは熱力学的相転移境界を示している。
• 逆転温度は質量および磁気的電荷が高くなるにつれて上昇し、高値で冷却可能性が向上することが示唆される。
• Gauss-Bonnet結合定数は逆転温度を調節し、相転移領域に非自明な影響を及ぼす。
• この系は、明確な冷却および加熱領域を示す従来の熱力学的系と類似した挙動を示す。
• 相転移は質量、磁気的電荷、Gauss-Bonnet結合定数の3つの主要パラメータに敏感であり、調整可能な熱力学的応答を示している。