[论文解读] A general quasi-local flat space/boson star transition model and holography

Peng Yan|arXiv (Cornell University)|Oct 20, 2017

Black Holes and Theoretical Physics被引用 1

一句话总结

本文提出了一种适用于平坦空间与轴子星之间相变的通用准局部模型，采用St"uckelberg机制与盒子边界条件，揭示了由靠近边界处标量场凝聚所驱动的一阶热力学相变。研究发现其与全息绝缘体/超导体相变存在显著相似性，临界相变点与相变阶数强烈受标量场质量及St"uckelberg机制的影响。

ABSTRACT

We study a general flat space and boson star transition model on the asymptotically flat gravity background with St$\ddot{u}$ckelberg mechanism and box boundary conditions. Similar to holographic theories, we disclose properties of phase transitions mostly from the condensation of a parameter related to behaviors of scalar fields around the box boundary. We find new types of first order quasi-local thermodynamical transitions in this general model. We mainly study effects of the scalar mass and St$\ddot{u}$ckelberg mechanism on the critical phase transition points and the order of transitions. We also obtain solutions corresponding to higher energy states and examine stability of solutions with different energy states. Moreover, we mention that properties of transitions in this general asymptotically flat gravity system with box boundary conditions are strikingly similar to those in holographic insulator/superconductor transitions in the AdS gravity.

研究动机与目标

• 开发一种适用于渐近平坦引力中平坦空间与轴子星之间相变的通用准局部模型。
• 研究St"uckelberg机制与标量质量在确定临界相变点与相变阶数中的作用。
• 分析高能态解并评估其在盒子边界条件下的稳定性。
• 探讨此渐近平坦系统与反 de Sitter（AdS）引力中全息绝缘体/超导体相变之间的类比性。

提出的方法

• 在具有束缚盒子边界的渐近平坦时空中，构建一种通过St"uckelberg机制耦合复标量场的引力模型。
• 施加使标量场局域于盒子附近的边界条件，实现对相变的准局部分析。
• 通过分析靠近边界处标量场凝聚的动力学行为研究热力学行为，将凝聚参数视为关键序参量。
• 通过数值求解耦合的爱因斯坦-标量方程，获得不同能态与相变区域的解。
• 将临界行为与相变阶数与已知的全息模型进行比较，尤其关注反 de Sitter（AdS）引力中的情形。
• 通过分析不同能态下的热力学与动力学性质，评估解的稳定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 St"uckelberg机制与标量质量如何影响平坦空间与轴子星系统中准局部相变的临界点与相变阶数？
• RQ2 靠近盒子边界的标量场凝聚在驱动一阶热力学相变中起何种作用？
• RQ3 此渐近平坦模型中的相变特性在多大程度上与反 de Sitter（AdS）引力中全息绝缘体/超导体系统的相变特性相一致？
• RQ4 高能态解的特征是什么？其稳定性与基态构型相比如何？

主要发现

• 该模型展现出由靠近盒子边界处标量场凝聚主导的一类新型一阶准局部热力学相变。
• 临界相变点与相变阶数显著受标量质量与St"uckelberg机制存在与否的影响。
• 发现了对应于高能态的解，并对其稳定性进行了分析，结果表明其热力学行为与基态存在明显差异。
• 此具有盒子边界条件的渐近平坦系统中的相变动力学，与反 de Sitter（AdS）引力中全息绝缘体/超导体相变所观测到的动力学行为极为相似。