[論文レビュー] Hawking radiation via tachyon condensation and its implications to tachyon cosmology

Huiquan Li, Jiancheng Wang|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 2013

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 28被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、非極限ブラックホール内のプローブD粒子が落下する際、タキオンの凝縮によってホーキング放射が生じることを提案している。タキオンはヘーゲルン温度に向かって滑り降り、熱放射を生成する。このメカニズムは、宇宙論的均一なタキオン凝縮が自然に粒子対と熱的摂動を生成できることを示し、タキオンインフレーション後の新しい再加熱メカニズムを提供する。

ABSTRACT

Hawking radiation can be derived from the collapsing process of matter to form a black hole. In this work, we show in more detail that the freely infalling process of a probe (D-)particle (or point-like object) in a non-extreme black hole background is essentially a tachyon condensation process. That is, a probe D-particle will behave as an unstable D-particle in the near-horizon region of a non-extreme black hole. From this point of view, Hawking radiation can be viewed as the thermal radiation from rolling tachyon on an unstable D-particle (i.e., the infalling probe) at the Hagedorn temperature. The result has interesting implications to tachyon cosmology: the uniform tachyon rolling in cosmology can automatically create particle pairs at late times, via a mechanism just like the Hawking radiation process near a black hole. So this particle creation process can naturally give rise to a hot universe with thermal perturbations beyond tachyon inflation, providing an alternative reheating mechanism.

研究の動機と目的

• 非極限ブラックホール周辺におけるD粒子の力学的文脈において、ホーキング放射とタキオン凝縮の関係を確立すること。
• ブラックホール背景におけるプローブD粒子の不安定性が、タキオンの滑り降りによってどのように熱放射を引き起こすかを明らかにすること。
• このメカニズムの宇宙論的意味を検討し、特にタキオンインフレ後における粒子対生成と熱的摂動の生成に焦点を当てる。

提案手法

• 非極限ブラックホールへのプローブD粒子の落下を、近ホライズン領域におけるタキオン凝縮プロセスとしてモデル化する。
• 有効場理論を用いて不安定なD粒子上でのタキオンダイナミクスを解析し、滑り降りるタキオンを熱放射の源として同定する。
• タキオン凝縮が熱放射を引き起こす臨界エネルギー スケールとしてのヘーゲルン温度を特定する。
• 時空全体にわたる均一なタキオン凝縮を考慮することで、このメカニズムを宇宙論的設定に拡張する。
• 宇宙論的文脈におけるタキオン凝縮プロセスから粒子生成率を導出し、ブラックホール近傍におけるホーキング放射に類似した形で記述する。
• このプロセスが自然に熱的摂動を伴う高温の宇宙を生成し、タキオンインフレ後の自己自己一貫した再加熱メカニズムを提供することを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 プローブD粒子が非極限ブラックホールに落下する過程が、タキオン凝縮とどのように関係するか。
• RQ2 不安定なD粒子上でのタキオンの滑り降りによって生じる熱放射過程において、ヘーゲルン温度が果たす役割は何か。
• RQ3 ブラックホール周辺でのタキオン凝縮メカニズムを、宇宙論的時空に一般化できるか。
• RQ4 宇宙論的文脈における均一なタキオン凝縮は、ホーキング放射に類似した自発的粒子対生成を引き起こすか。
• RQ5 このプロセスは、タキオンインフレ後の従来の再加熱機構の代替として実用的か。

主な発見

• 非極限ブラックホール背景における自由落下するプローブD粒子は、不安定なD粒子として振る舞い、タキオン凝縮を経験する。
• ホーキング放射は、ヘーゲルン温度でタキオン凝縮が進行する不安定なD粒子から放出される熱放射として解釈される。
• 宇宙論的文脈におけるタキオン凝縮メカニズムは、後期に自然に粒子対を生成し、ホーキング放射のプロセスを模倣する。
• この粒子生成プロセスは、熱的摂動を伴う高温の宇宙を生成し、タキオンインフレ後の自己自己一貫した再加熱メカニズムを提供する。
• このメカニズムは、外部相互作用を必要としない、初期宇宙宇宙論における熱化の新しい場理論的説明を提供する。