[논문 리뷰] Black Hole Entropy and String Theory

Sumit R. Das|ArXiv.org|1996. 03. 01.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 극한 BPS 블랙홀을 고체 끈 상태, 특히 D-브레인과 동일시하여 블랙홀 엔트로피의 끈 이론적 유도를 제안한다. 엔트로피는 D-브레인에 끝나는 개방 끈의 통계적 degeneracy에서 기인하며, Bekenstein-Hawking 엔트로피의 미시적 기원을 제공하고 끈의 브레인 沿한 운동을 통해 시공간적 해석을 제안한다.

ABSTRACT

This is an expanded version of a talk given at ``{\em IInd Recontre du Vietnam}'' held at Ho Chi Minh City in October, 1995. We discuss several aspects of black hole entropy in string theory. We first explain why the geometric entropy in two dimensional noncritical string theory is nonperturbatively finite. We then explain the philosophy of regarding massive string states as black branes and how the Beckenstein-Hawking entropy for extremal BPS black holes may be understood as coming from degeneracy of string states. This is then discussed in the context of D-strings in Type IIB superstrings. We then describe non-BPS excitations of D-strings and their entropy and explore the possibility that their decay describes Hawking radiation. For these D-strings and other D-branes the entropy and temperature are consequences of the physical motion of stuck open strings along the D-brane and this leads to a simple space-time interpretation. Finally we speculate that the horizon may be itself regarded as a D-brane.

연구 동기 및 목표

• 끈 이론 내에서 블랙홀 엔트로피의 미시적 설명을 제공하기 위해.
• Bekenstein-Hawking 엔트로피 공식이 극한 블랙홀의 질량 있는 끈 상태의 degeneracy와 어떻게 연결되는지.
• 특히 Type IIB 끈 이론에서 D-스트링을 포함한 D-브레인의 역할이 블랙홀 엔트로피를 어떻게 실현하는지 탐색하기 위해.
• D-브레인의 비-BPS 진동 상태를 조사하고, 이들이 허킹 복사 모델링에 어떻게 기여할 수 있는지 탐구하기 위해.
• 끈 역학을 통해 블랙홀 시공간 경계를 D-브레인으로 물리적으로 해석하는 것을 제안하기 위해.

제안 방법

• 기하 엔트로피의 비perturbative 유한성을 보이기 위해 두 차원 비임계 끈 이론을 분석한다.
• D-브레인의 그림을 적용하여 극한 BPS 블랙홀을 D-브레인의 결합 상태로 모델링하고, 이에 해당하는 끈 상태의 degeneracy를 고려한다.
• D-브레인에 끝나는 개방 끈의 통계역학을 사용하여 엔트로피를 계산하고, 이를 미시 상태 수와 연결한다.
• 온도와 엔트로피가 D-브레인 세계면을 따라 움직이는 개방 끈의 물리적 운동에서 기인한다는 아이디어를 도입한다.
• D-스트링에 존재하는 비-BPS 상태를 고려하여 허킹 복사와 유사한 붕괴 과정을 탐색한다.
• 개방 끈의 역학에 기반하여 블랙홀 경계 자체가 D-브레인으로 식별될 수 있다는 추측을 제기한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 극한 블랙홀의 Bekenstein-Hawking 엔트로피는 어떻게 끈 이론의 미시 상태에서 도출될 수 있는가?
• RQ2 D-브레인이 질량 있는 끈 상태의 degeneracy를 통해 BPS 블랙홀의 엔트로피를 어떻게 실현하는가?
• RQ3 D-브레인의 비-BPS 진동 상태는 끈 이론에서 허킹 복사 모델링에 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ4 D-브레인에 존재하는 개방 끈의 운동은 엔트로피와 온도와 같은 열역학적 양을 어떻게 유도하는가?
• RQ5 끈 이론적 관점에서 블랙홀 경계를 D-브레인으로 물리적으로 식별할 수 있는가?

주요 결과

• 끈 이론에서 극한 BPS 블랙홀의 엔트로피는 D-브레인에 존재하는 질량 있는 끈 상태의 degeneracy에서 기인한다.
• D-브레인에 존재하는 개방 끈 상태의 수를 세는 방식으로 Bekenstein-Hawking 엔트로피 공식이 미시적으로 재현된다.
• D-브레인 시스템에서 엔트로피와 온도는 개방 끈이 브레인 세계면을 따라 움직이는 물리적 동역학에서 기인한다.
• D-스트링의 비-BPS 진동 상태는 엔트로피를 가지며, 허킹 복사와 유사한 방식으로 붕괴될 수 있다.
• 블랙홀의 경계는 끈 역학이 시공간적 실현을 제공함으로써 물리적으로 D-브레인으로 해석될 수 있다.
• 두 차원 비임계 끈 이론에서 기하 엔트로피는 비perturbative로 유한하며, 이는 프레임워크의 일관성을 뒷받침한다.