[논문 리뷰] Hawking radiation via tachyon condensation and its implications to tachyon cosmology

Huiquan Li, Jiancheng Wang|arXiv (Cornell University)|2013. 10. 29.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 28인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 비극한(black hole)에 빠지는 프로브 D-입자에서의 타키온 응집이 허공의 온도에 도달하면서 열복사가 발생함을 제안한다. 이 메커니즘은 우주론적 맥락에서 균일한 타키온 응집이 자연스럽게 입자 쌍과 열적 비정상성을 생성할 수 있음을 시사하며, 타키온 인플레이션 이후의 새로운 재가열 메커니즘을 제공한다.

ABSTRACT

Hawking radiation can be derived from the collapsing process of matter to form a black hole. In this work, we show in more detail that the freely infalling process of a probe (D-)particle (or point-like object) in a non-extreme black hole background is essentially a tachyon condensation process. That is, a probe D-particle will behave as an unstable D-particle in the near-horizon region of a non-extreme black hole. From this point of view, Hawking radiation can be viewed as the thermal radiation from rolling tachyon on an unstable D-particle (i.e., the infalling probe) at the Hagedorn temperature. The result has interesting implications to tachyon cosmology: the uniform tachyon rolling in cosmology can automatically create particle pairs at late times, via a mechanism just like the Hawking radiation process near a black hole. So this particle creation process can naturally give rise to a hot universe with thermal perturbations beyond tachyon inflation, providing an alternative reheating mechanism.

연구 동기 및 목표

• 비극한 블랙홀 근처의 D-입자 역학 맥락에서 호킹 복사와 타키온 응집 간의 연결 고리를 확립하기 위해.
• 블랙홀 배경에서의 프로브 D-입자의 불안정성이 타키온 굴림을 통해 어떻게 열복사를 유도하는지 탐구하기 위해.
• 이 메커니즘의 우주론적 의미를 조사하여, 특히 타키온 인플레이션 이후 입자 쌍과 열적 비정상성 생성에 초점을 맞추기 위해.

제안 방법

• 비극한 블랙홀에 빠지는 프로브 D-입자를 근시계면 영역에서의 타키온 응집 과정으로 모델링하기 위해.
• 효과적 양자장론을 사용해 불안정한 D-입자 위의 타키온 역학을 분석하고, 굴러가는 타키온이 열복사의 원천임을 규명하기 위해.
• 타키온 응집이 열복사를 유도하는 임계 에너지 척도로 허고르드 온도(Hagedorn temperature)를 식별하기 위해.
• 우주론적 배경에서 균일한 타키온 응집을 고려함으로써 이 메커니즘을 시공간 전역으로 확장하기 위해.
• 블랙홀 근처 호킹 복사와 유사하게, 우주론적 맥락에서 타키온 응집 과정으로부터 입자 생성률을 유도하기 위해.
• 이 과정이 자연스럽게 열적 비정상성을 지닌 뜨거운 우주를 생성하며, 타키온 인플레이션 이후의 자율적인 재가열 메커니즘을 제공함을 보여주기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 프로브 D-입자가 비극한 블랙홀에 빠질 때 타키온 응집과 어떻게 관련이 있는가?
• RQ2 불안정한 D-입자 위에서 굴러가는 타키온이 유도하는 열복사 과정에서 허고르드 온도의 역할은 무엇인가?
• RQ3 블랙홀 근처에서의 타키온 응집 메커니즘을 우주론적 시공간으로 일반화할 수 있는가?
• RQ4 우주론적 맥락에서 균일한 타키온 응집이 호킹 복사와 유사한 자발적 입자 쌍 생성을 유도하는가?
• RQ5 이 과정은 기존의 재가열 메커니즘에 비해 타키온 인플레이션 이후에 실현 가능한 대체 메커니즘으로서 기능할 수 있는가?

주요 결과

• 비극한 블랙홀 배경에서 자유 낙하하는 프로브 D-입자는 불안정한 D-입자로 행동하며, 타키온 응집을 겪는다.
• 호킹 복사는 불안정한 D-입자 위에서 허고르드 온도에 도달할 때 발생하는 열복사로 해석된다.
• 우주론적 맥락에서의 타키온 응집 메커니즘은 후기 시기에 자연스럽게 입자 쌍을 생성하며, 호킹 복사 과정을 모방한다.
• 이 입자 생성 과정은 열적 비정상성을 지닌 뜨거운 우주를 만들어내며, 타키온 인플레이션 이후 자율적인 재가열 메커니즘을 제공한다.
• 이 메커니즘은 외부 상호작용이 필요 없이 초기 우주 우주론에서 열화의 필드 이론적 설명을 제공하는 새로운 방법이다.