[논문 리뷰] Thermodynamic description of (a)dS black holes in Born-Infeld massive gravity with a non-abelian hair

S. H. Hendi, Mehrab Momennia|arXiv (Cornell University)|2018. 01. 24.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 양-밀스 비아벨 게이지 이론과 비선형 전기역학인 보른-인펠트 전기역학, 쿠론 전하, 질량이 있는 글루온(term)을 포함하는 아인슈타인-양-밀스 질량이 있는 중력 이론에서 점 渐近 (반)디 시터 블랙홀 해를 구성한다. 열역학적 양들을 분석하고 열역학 제1법칙을 확인하며, 이론적 매개변수에 의해 영향을 받는 반 더 발-와일스 유사 상전이를 규명한다. 이는 열적 불안정성과 임계 행동을 시사한다.

ABSTRACT

We construct a new class of asymptotically (a)dS black hole solutions of Einstein-Yang-Mills massive gravity in the presence of Born-Infeld nonlinear electrodynamics. The obtained solutions possess a Coulomb electric charge, massive term and a non-abelian hair as well. We calculate the conserved and thermodynamic quantities, and investigate the validity of the first law of thermodynamics. Also, we investigate thermal stability conditions by using the sign of heat capacity through canonical ensemble. Next, we consider the cosmological constant as a thermodynamical pressure and study the van der Waals like phase transition of black holes in the extended phase space thermodynamics. Our results indicate the existence of a phase transition which is affected by the parameters of theory.

연구 동기 및 목표

• 아인슈타인-양-밀스 질량 있는 중력 이론에 보른-인펠트 비선형 전기역학과 비아벨 스칼라장을 포함한 새로운 정확한 블랙홀 해를 구성하는 것.
• 이 블랙홀들에 대한 보존량 및 열역학적 양(질량, 전하, 엔트로피, 온도 등)을 계산하는 것.
• 다중 보존 전하와 질량 있는 글루온 항이 존재하는 조건에서 열역학 제1법칙의 타당성을 검증하는 것.
• 정준 상공간에서 열용량을 통한 열적 안정성 분석을 수행하는 것.
• 확장된 상공간 열역학에서 우도 상수를 열역학적 압력으로 간주하여 반 더 발-와일스 유사 상전이를 연구하는 것.

제안 방법

• 아인슈타인-양-밀스 질량 있는 중력 이론에 보른-인펠트 전기역학을 연결한 (a)dS 시공간에서의 장 방정식을 푸는 것.
• 비아벨 게이지 장을 도입하여 비아벨 스칼라장을 유지하면서 구형 대칭성을 유지하는 것.
• 스투켈베르그 형식을 통해 질량 있는 글루온 항을 정의하여 미분형식 불변성을 깨는 것.
• 대체항 방법과 ADT 형식을 사용하여 에너지 및 질량의 보존량을 계산하는 것.
• 메트릭 및 게이지 장 해로부터 온도, 엔트로피, 전기 잠재력 등의 열역학적 양을 유도하는 것.
• 우도 상수를 열역학적 압력으로 간주하고 체적을 공액 변수로 도입하여 확장된 상공간에서의 상전이를 연구하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 아인슈타인-양-밀스 질량 있는 중력 이론에 보른-인펠트 전기역학과 비아벨 스칼라장을 포함한 점 渐진 (반)디 시터 블랙홀 해가 존재하는가?
• RQ2 이 블랙홀 해에 대해 열역학 제1법칙과 스마르 공식이 만족되는가?
• RQ3 열용량을 통한 분석에서 이 블랙홀의 열적 안정성은 정준 상공간에서 어떻게 결정되는가?
• RQ4 우도 상수를 압력으로 간주할 경우 시스템은 반 더 발-와일스 유사 상전이를 나타내는가?
• RQ5 보른-인펠트 매개변수, 질량 항, 비아벨 결합 계수 등의 이론 매개변수는 상의 구조와 임계 행동에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 논문은 (a)dS 시공간에서 비아벨 스칼라장, 쿠론 전하, 질량 있는 글루온 항을 포함한 새로운 정확한 블랙홀 해를 성공적으로 구성하였다.
• 유도된 열역학적 양의 일관성을 확인하기 위해 구성된 블랙홀 해에 대해 열역학 제1법칙이 검증되었다.
• 열용량을 통한 열적 안정성 분석 결과, 매개변수 영역에 따라 블랙홀은 열적으로 안정적이거나 불안정적일 수 있음을 보였다.
• 확장된 상공간에서 반 더 발-와일스 유사 상전이가 관측되었으며, 임계점은 보른-인펠트 매개변수와 질량 항에 의존하였다.
• 비아벨 스칼라장의 존재는 상의 구조를 수정하여 P-V 임계 행동에 정성적인 변화를 초래하였다.
• 임계 온도, 압력, 체적은 이론 매개변수에 민감하게 반응하여 조절 가능한 상전이 특성을 나타내었다.