[論文レビュー] Zero Mass Remnant as an Asymptotic State of Hawking Evaporation

Yen Chin Ong|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 2018

Noncommutative and Quantum Gravity Theories参考文献 38被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、負の補正パラメータ (α < 0) を持つ一般化不確定性原理 (GUP) におけるブラックホール蒸発を調査し、理論的にはブラックホール質量がゼロに達可能であるが、それを達成するには無限の時間がかかるため、準安定なゼロ質量残渣が生じることを示している。この漸近的状態は、静止質量がゼロであっても、長期間にわたり熱的に相互作用する残渣として振る舞う。

ABSTRACT

We show that although generalized uncertainty principle with negative parameter allows black holes to evaporate completely, this process takes an infinite amount time to achieve, resulting in a metastable remnant.

研究の動機と目的

• 負の GUP 補正パラメータ (α < 0) がブラックホール蒸発ダイナミクスに与える影響を調査すること。
• GUP 変更済みホーキング放射において、完全な蒸発と質量下限がないという矛盾を解消すること。
• 負の α GUP の下で、ブラックホールが有限時間内に真にゼロ質量に蒸発可能かどうかを分析すること。
• 特にスパarsity と比熱に関する最終状態の熱力学的および情報理論的性質を分析すること。
• 正の α GUP によって生じる有限質量残渣と比較し、特にダークマターおよび情報パラドックスへの影響について検討すること。

提案手法

• α < 0 の GUP 補正ホーキング温度を、T[α<0] = -M c² / (4|α|π) (1 - √(1 + |α|ħc / G M²)) の式を用いて定式化する。
• 負の α GUP におけるブラックホール質量損失の修正された時間発展方程式 dM/dt = -M² (M / 4|α|π)^4 (1 - √(1 + |α| / M²))^4 を導出する。
• 修正された常微分方程式を数値的に統合し、ブラックホール質量の時間的変化を研究し、M = 0 への漸近的接近を示す。
• M → 0 の極限におけるホーキング放射のスパarsity を分析し、無限大に発散することを示す。
• 比熱 C = dM/dT を評価し、α < 0 の場合にすべての M で負のままであることを示し、継続的な熱的相互作用を示唆する。
• α < 0 の場合を、標準的および正の α GUP の場合と比較し、残渣の安定性および熱力学的挙動における差異を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 負の GUP 補正 (α < 0) の下で、ブラックホールは有限時間内に完全にゼロ質量に蒸発可能か？
• RQ2 α < 0 の場合、特に比熱と熱的相互作用に関して、最終状態の熱力学的性質は何か？
• RQ3 負の α GUP の下で、ブラックホール質量がゼロに近づく際、ホーキング放射のスパarsity はどのように振る舞うか？
• RQ4 正の α GUP によって生じる有限質量残渣と比較して、ゼロ質量残渣は安定性および物理的解釈の観点でどのように異なるか？
• RQ5 このような準安定的ゼロ質量残渣が、ブラックホール情報パラドックスおよびダークマター候補に与える可能性のある影響は何か？

主な発見

• 負の GUP 補正 (α < 0) の下では、ブラックホール蒸発は M = 0 に到達するまでに無限の時間を要し、準安定的で長寿命な残渣が生じる。
• 最終状態は、ゼロ質量残渣であり、有限時間内に到達せずに、M = 0 に漸近的に近づく。
• M → 0 の極限でホーキング放射のスパarsity は無限大に発散し、粒子放出がますますまれで孤立した状態であることを示す。
• α < 0 の場合、すべての質量で比熱が負のまま維持され、残渣が環境と継続的に熱的に相互作用することを示唆する。
• この残渣は、正の α GUP によって生じる有限質量残渣のように安定な物体ではなく、無限の寿命を持つ準安定的ゼロ静止質量状態である。
• ゼロ質量残渣は、長時間にわたる放射ギャップに量子情報をエンコード可能であり、ブラックホール情報パラドックスの解決への可能性を示唆する。