[논문 리뷰] Cooling-heating phase transition for 4D AdS Bardeen Gauss-Bonnet Black Hole

Mohammad Farsam, Emad Yaraie외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 10. 08.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 44인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 4차원 점점 수축하는 아드스 바르딘 가우스-본네 블랙홀에서의 줄리-톰슨 팽창과 냉각-加热 상전이를 조사한다. 줄리-톰슨 계수와 그의 영점에서의 교차를 분석함으로써 질량, 자석 전하, 가우스-본네 커플링의 변화가 역전 온도를 유도하며, 이는 냉각과 가열 영역 사이의 상전이를 나타내며, 전통적인 열역학 시스템과 유사하다.

ABSTRACT

In this letter we study thermodynamics of 4D AdS Bardeen Gauss-Bonnet (BGB) black hole. We show it can be involved in the process of the Joule-Thomson expansion. This is done by studying its inversion temperatures. Same as ordinary thermodynamics systems this black hole predicts cooling/heating phase transition if Joule-Thomson coefficient vanishes. Here we investigate effects of the black hole characteristics such as the magnetic charge, the mass and the GB coupling constant variations on the inversion temperature and the phase transition.

연구 동기 및 목표

• 4D 아드스 바르딘 가우스-본네 블랙홀의 줄리-톰슨 팽창 하에서의 열역학적 거동을 탐구하기.
• 팽창 중에 냉각 또는 가열이 발생하는 조건을 규명하기.
• 블랙홀 매개변수인 질량, 자석 전하, 가우스-본네 커플링이 역전 온도와 상전이에 미치는 영향을 분석하기.
• 블랙홀 시스템과 전통적인 물질 간의 줄리-톰슨 과정에서의 열역학적 유사성 수립하기.

제안 방법

• 팽창 중 냉각과 가열 영역을 식별하기 위해 줄리-톰슨 계수 분석하기.
• 줄리-톰슨 계수가 0이 되는 지점으로서의 역전 온도를 유도하고 평가하기.
• 역전 온도가 질량, 자석 전하, 가우스-본네 커플링 상수에 따라 어떻게 변화하는지 조사하기.
• 아도스 시공간 내 가우스-본네 중력에 특화된 열역학 관계 사용하기.
• 매개변수 공간 내 상전이 경계의 수치적 및 분석적 연구하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 4D 아드스 바르딘 가우스-본네 블랙홀의 줄리-톰슨 계수가 언제 0이 되며, 이는 상전이를 나타내는가?
• RQ2 블랙홀의 질량 변화가 역전 온도와 냉각-가열 전이에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 자석 전하가 역전 온도와 상행태에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 가우스-본네 커플링 상수가 열역학 전이 특성에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 블랙홀은 일반 열역학 시스템의 상전이와 유사한 상전이를 나타낼 수 있는가?

주요 결과

• 4D 아드스 바르딘 가우스-본네 블랙홀은 줄리-톰슨 계수가 0을 가로질러 상전이를 나타내는 열역학적 상경계를 형성하며 냉각-가열 상전이를 나타낸다.
• 역전 온도는 질량과 자석 전하가 높을수록 증가하며, 높은 값에서 더 높은 냉각 잠재력을 나타낸다.
• 가우스-본네 커플링 상수는 역전 온도를 조절하며, 상전이 영역에 비정상적인 영향을 미친다.
• 시스템은 뚜렷한 냉각 및 가열 단계를 포함하여 전통적인 열역학 시스템과 유사한 행동을 보인다.
• 상전이는 질량, 자석 전하, 가우스-본네 커플링 모두에 민감하여 조절 가능한 열역학 반응을 나타낸다.