[論文レビュー] The vacuum bubble and black hole pair creation

Bum-Hoon Lee, Wonwoo Lee|arXiv (Cornell University)|Sep 29, 2008

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、薄膜近似を用いてde Sitter空間における真空泡の核生成およびブラックホール対の生成を調査する。Parkeの公式が大きな真の真空泡に適用可能であることが確認され、核生成率が導出され、ブラックホール対の質量が宇宙定数と壁の表面張力によって一意に決定され、対生成率が計算可能であることが確立された。

ABSTRACT

We study the possible types of the nucleation of vacuum bubbles. We classify vacuum bubbles in de Sitter background and present some numerical solutions. The thin-wall approximation is employed to obtain the nucleation rate and the radius of vacuum bubbles. With careful analysis we confirm that Parke's formula is also applicable to the large true vacuum bubbles. The nucleation of the false vacuum bubble in de Sitter background is also evaluated. The tunneling process in the potential with degenerate vacua is analyzed as the limiting cases of the large true vacuum bubble and false vacuum bubble. Next, we consider the pair creation of black holes in the background of bubble solutions. We obtain static bubble wall solutions of junction equation with black hole pair. The masses of created black holes are uniquely determined by the cosmological constant and surface tension on the wall. Finally, we obtain the rate of pair creation of black holes.

研究の動機と目的

• de Sitter時空における真空泡の分類とその核生成ダイナミクスの分析。
• 薄膜近似を用いて偽の真空泡および大きな真の真空泡の核生成率の評価。
• 縮退した真空ポテンシャルにおけるトンネル過程を極限ケースとしての検討。
• ブラックホール対生成を組み込んだ静的泡壁解のモデル化。
• 泡壁接合を文脈として、ブラックホール対の質量および生成率の導出。

提案手法

• de Sitter空間における核生成率および泡の半径を計算するため、薄膜近似を用いる。
• 数値解を用いて有効性を検証した後、Parkeの公式を大きな真の真空泡に適用する。
• ブラックホール対を有する静的泡壁配置のための接合方程式を解く。
• 宇宙定数と表面張力を主要パラメータとして用い、ブラックホール質量を決定する。
• インスタントン解のユークリッド作用を分析することで、対生成率を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Parkeの公式は、de Sitter空間における大きな真の真空泡にどのように適用されるか？
• RQ2 薄膜近似下での偽の真空泡および真の真空泡の核生成率と半径は何か？
• RQ3 縮退した真空ポテンシャルは、真の真空泡および偽の真空泡の核生成の極限ケースとどのように関係するか？
• RQ4 ブラックホール対生成を含む静的泡壁解の成立条件は何か？
• RQ5 ブラックホール対の質量および生成率は、宇宙定数と表面張力によってどのように決定されるか？

主な発見

• Parkeの公式が、de Sitter空間における大きな真の真空泡に対して有効であることが確認された。
• 核生成率は、薄膜近似を用いて計算され、ポテンシャル障壁および壁の張力に明示的な依存関係を示した。
• ブラックホール対の質量は、宇宙定数と泡壁における表面張力によって一意に決定される。
• ブラックホール対を組み込んだ静的泡壁解は、接合方程式から導出され、背景幾何と整合的であることが保証された。
• ブラックホール対生成率は、ユークリッド作用の関数として計算され、プロセスの定量的測定が可能となった。
• 縮退した真空ポテンシャルにおけるトンネル過程は、大きな真の真空泡および偽の真空泡解の極限ケースとして示された。