[논문 리뷰] Backreaction to wormhole by classical scalar field: Will classical scalar field destroy wormhole?

Sung-Won Kim|ArXiv.org|1999. 11. 25.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 고전적 최소 결합 무질량 스칼라 장이 반작용을 통해 횡단 가능한 로렌츠형 웜홀을 불안정하게 만들 수 있는지 조사한다. 자기 일관된 해를 통해 스칼라 장의 에너지 밀도가 웜홀을 유지하는 데 필요한 난처한 물질보다 지배적이며, 실제로는 그 형성을 효과적으로 방지함을 발견한다—이는 고전적 스칼라 장이 웜홀과 안정적으로 공존하기보다는 파괴할 수 있음을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 횡단 가능한 로렌츠형 웜홀의 안정성과 형성에 고전적 스칼라 장이 미치는 영향을 분석하기.
• ‘주요 효과’(형성 중 스칼라 장이 원천으로 기능함)와 ‘보조 효과’(기존 웜홀을 교란하는 추가 물질)를 구분하기.
• 최소 결합 무질량 스칼라 장의 반작용이 난처한 물질 요구 조건을 초월함으로써 웜홀 형성을 방지할 수 있는지 판단하기.
• 횡단 가능한 웜홀 기하학에 결합된 스칼라 장에 대한 자기 일관된 장 방정식을 유도하고 해를 구하기.

제안 방법

• 정적이고 구형 대칭인 횡단 가능한 웜홀에 대해 최소 결합 무질량 스칼라 장이 포함된 아인슈타인-스칼라 장 방정식을 수립한다.
• 웜홀 기하학과 일치하는 특정 안사트(Ansatz)를 스칼라 장 프로파일에 가정한다.
• 결합된 방정식 시스템을 수치적 또는 해석적으로 풀어 자기 일관된 해를 찾는다.
• 스칼라 장의 에너지-모멘텀 텐서를 평가하고, 웜홀을 유지하는 데 필요한 난처한 물질 기여와 비교한다.
• 스칼라 장의 반작용이 기하학을 변화시켜 웜홀이 지지될 수 없도록 만드는지 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고전적 최소 결합 무질량 스칼라 장은 웜홀의 구조를 교란시키지 않고 횡단 가능한 웜홀과 공존할 수 있는가?
• RQ2 스칼라 장의 반작용이 웜홀을 유지하는 데 필요한 난처한 물질보다 지배적인가?
• RQ3 스칼라 장이 횡단 가능한 웜홀의 형성을 방지하는 조건은 무엇인가?
• RQ4 스칼라 장의 에너지 밀도는 웜홀에 필요한 음의 에너지 밀도와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 스칼라 장과 웜홀 기하학이 동적으로 균형을 이루는 자기 일관된 해가 존재하는가?

주요 결과

• 고전적 스칼라 장의 반작용이 웜홀 존재에 필요한 난처한 물질 성분을 지배한다.
• 스칼라 장의 에너지 밀도가 너무 크게 증가하여 필요한 음의 에너지 조건을 초월함으로써 웜홀 형성을 방지한다.
• 스칼라 장의 스트레스-에너지 텐서 기여가 난처한 물질 기여를 초월하는 자기 일관된 해가 발견되었다.
• 스칼라 장의 보조 효과가 웜홀 기하학을 불안정하게 만들어 형성하거나 유지하는 것을 불가능하게 한다.
• 결과적으로 고전적 스칼라 장은 그들의 반작용으로 인해 횡단 가능한 웜홀의 존재를 근본적으로 방지할 수 있음을 시사한다.