[论文解读] Weak Gravity Conjecture of Charged-Rotating-AdS Black Hole Surrounded by Quintessence and String Cloud

J. Sadeghi, Saeed Noori Gashti+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2020

Black Holes and Theoretical Physics被引用 5

一句话总结

本文研究了在五次元暗能量和弦云包围下的带电旋转反 de Sitter (AdS) 黑洞中的弱引力猜想 (WGC)，对作用量引入了一个微小的常数修正。推导出新的普遍热力学关系，证实负修正项会降低质量与质量-电荷比，支持类似 WGC 的行为。一个关键结果是建立了普遍关系 $-\zeta\frac{\partial b}{\partial \epsilon} = \frac{\partial M_{\text{ext}}}{\partial \epsilon}$，将极值质量与弦云参数联系起来。

ABSTRACT

A series of corrections to general relativity have recently been applied to find the relationship between entropy and extremality-bound black holes. This relationship has been investigated for many black holes, such as charged AdS, rotating, and massive gravity black holes. We give a minor constant correction to the action and confirm these universal relations for a charged-rotating-AdS black hole. We then examine these calculations for the black hole, surrounded by the quintessence and the cloud of string. In this paper, we evaluate a new universal relation. It means that we find the relation between the extremal mass of the black hole and the factor of cloud string and observe that the corresponding universal relation is well established. We find that the quintessence terms play a very effective role in calculating the mass-charge ratio and concept of weak gravity conjecture of black holes. We note here that the added constant correction is inversely related to the entropy of the black hole. It leads us to see that the mass-to-charge ratio decreases and fully confirms the black hole's weak gravity conjecture (WGC).

研究动机与目标

• 研究在微扰修正下，弱引力猜想 (WGC) 在带电旋转 AdS 黑洞中的有效性。
• 将普遍热力学关系扩展至被五次元暗能量和弦云包围的黑洞。
• 推导并验证极值质量与弦云参数之间的新普遍关系。
• 分析五次元暗能量和弦云参数如何影响质量、熵和电荷比等热力学量。
• 确认负常数修正通过降低质量-电荷比，导致类似 WGC 的行为。

提出的方法

• 对引力作用量引入一个微小常数修正，以改变热力学关系。
• 使用微扰方法推导质量、熵及其他热力学参数的修正表达式。
• 应用热力学恒等式与共轭变量（例如，$\zeta$ 共轭于弦云参数 $b$）以建立普遍关系。
• 利用方程 $\frac{\partial \epsilon}{\partial b} = \frac{l^2 \pi}{S}$ 推导涉及弦云的新普遍关系。
• 将推导出的关系与已知的普遍形式（如 $\frac{S^{3/2}}{2l^2 \pi^{3/2}}$）进行比较，以确认一致性。
• 绘制极值情况下的质量与电荷关系图，以可视化五次元暗能量与弦云参数的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在作用量中引入常数修正后，是否仍能保持带电旋转 AdS 黑洞的普遍热力学关系？
• RQ2 五次元暗能量与弦云如何改变黑洞的热力学行为与极值条件？
• RQ3 能否在极值质量与弦云参数 $b$ 之间建立新的普遍关系？
• RQ4 五次元暗能量与弦云参数在多大程度上影响质量-电荷比与 WGC 的符合性？
• RQ5 在微扰修正下，所推导的关系 $-\zeta\frac{\partial b}{\partial \epsilon} = \frac{\partial M_{\text{ext}}}{\partial \epsilon}$ 是否具有普遍有效性？

主要发现

• 确认了普遍关系 $-\zeta\frac{\partial b}{\partial \epsilon} = \frac{S^{3/2}}{2l^2 \pi^{3/2}}$，将极值质量的导数与弦云参数联系起来。
• 当常数修正为负时，质量-电荷比降低，表明呈现类似 WGC 的行为。
• 当修正常数为负时，熵增加，与热力学一致性一致。
• 所推导的关系 $-\zeta\frac{\partial b}{\partial \epsilon} = \frac{\partial M_{\text{ext}}}{\partial \epsilon}$ 与其它普遍形式一致。
• 质量与电荷的关系图表明，弦云与五次元暗能量显著改变了极值条件。
• 修正项与熵成反比，其负值促使系统趋向 WGC 符合性。