[논문 리뷰] Charged accelerating AdS black hole of $f(R)$ gravity and the Joule-Thomson expansion

M. Rostami, J. Sadeghi외 3명|arXiv (Cornell University)|2019. 08. 21.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 89인용 수 31

한 줄 요약

이 논문은 f(R) 중력에서 전하를 띤 가속하는 반데시터(AdS) 블랙홀의 열역학적 성질과 줄리-티모센코 팽창을 조사하며, 임계 온도 Tc 근처에서 P−V 임계성과 반더발스 유사 상전이를 보여준다. 역행 곡선과 역행점들을 유도하여, 매개수 b의 증가가 역행 온도를 높이고 냉각/ warming 영역을 변화시킴을 밝혀내며, 최소 역행 온도와 임계 온도의 비율이 기존 결과와 양호한 일치를 보임을 확인한다.

ABSTRACT

In this paper, the thermodynamical properties and the phase transitions of the charged accelerating anti-de Sitter (AdS) black holes are investigated in the framework of the $f(R)$ gravity. By studying the conditions for the phase transitions, it has been shown that the $P-V$ criticality and the van der Waals like phase transitions can be achieved for $ T \approx T_{c} $. The Joule-Thomson expansion effects are also examined for the charged accelerating AdS black holes of the $f(R)$ gravity. Here, we derive the inversion temperatures as well as the inversion curves. Then, we determine the position of the reverse point for different values of mass $M$ and parameter $b$ for the corresponding black hole. At this point, the Joule-Thompson coefficient is zero. So, in such case, we can say that such point is very important for the finding of cooling - heating regions. Finally, we calculate the ratio of minimum inversion temperature and critical temperature for such black hole.

연구 동기 및 목표

• f(R) 중력 내 전하를 띤 가속하는 AdS 블랙홀의 열역학적 안정성과 상전이를 분석하기.
• 확장된 상공간에서 P−V 임계성과 반더발스 유사 행동을 조사하기.
• 줄리-티모센코 팽창 영향, 특히 역행 곡선과 역행점들을 검토하기.
• 특히 f′(r₀)와 b와 같은 f(R) 중력 매개수들이 열역학적 양들과 상 행동에 미치는 영향을 규명하기.

제안 방법

• 우도 상수를 열역학적 압력 P로 간주하는 확장된 상공간 형식을 채택하였다.
• f(R) 중력의 보정을 질량, 전하, 압력에 포함시킨 확장된 첫 번째 열역학 법칙을 사용하였다.
• 상태 방정식을 유도하고, ∂P/∂V_T = 0 및 ∂²P/∂V²_T = 0 을 풀어 임계점을 분석하였다.
• 줄리-티모센코 계수 μ = (∂T/∂P)_H 를 계산하고, μ = 0 인 곳에서 역행 곡선을 결정하였다.
• T−P 평면에서 등엔트로피 곡선(일정 질량)을 그린 후, 역행 곡선과의 교차점을 역행점으로 식별하였다.
• 기존의 유체 유사 행동과 비교하기 위해 최소 역행 온도와 임계 온도의 비율을 계산하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 f(R) 중력 내 전하를 띤 가속하는 AdS 블랙홀은 P−V 임계성과 반더발스 유사 상전이를 보이는가?
• RQ2 f(R) 중력의 매개수 f′(r₀)와 b는 임계점과 열역학적 안정성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 다른 블랙홀 질량과 전하 값에 대해 T−P 평면상의 역행점은 어디에 위치하는가?
• RQ4 매개수 b와 전하의 변화에 따라 역행 곡선은 어떻게 변화하며, 이는 냉각 및 가열 영역에 어떤 의미를 갖는가?
• RQ5 최소 역행 온도와 임계 온도의 비율은 얼마이며, 표준 반더발스 유체와 비교해보면 어떠한가?

주요 결과

• f(R) 중력 내 전하를 띤 가속하는 AdS 블랙홀은 온도가 임계 온도 Tc 근처일 때 P−V 임계성과 반더발스 유사 상전이를 보인다.
• 조건 b = 1 + f′(R₀) > 0 하에서 f′(r₀) 증가에 따라 임계 온도 Tc와 압력 Pc 는 증가하고, 임계 부피 υc 는 감소한다.
• 역행 곡선 내부에서는 줄리-티모센코 계수가 양수여서 냉각을 나타내고, 외부에서는 음수여서 가열을 나타내며, 이 전이점은 역행점에서 발생한다.
• 매개수 b 가 증가함에 따라 역행 온도가 상승하고, 역행 곡선의 기울기는 더욱 균일해진다.
• 등엔트로피 곡선과 역행 곡선의 교차점은 냉각에서 가열로의 전이가 일어나는 역행점이며, 전하가 증가할수록 이 점은 더 낮은 압력으로 이동한다.
• 최소 역행 온도와 임계 온도의 비율은 표준 반더발스 유체의 결과와 양호한 일치를 보이며, 특히 a 의 고정값에서 뚜렷한 일치를 보인다.