Effective Theory of Quantum Black Holes toward degrees of freedom of quantum gravity

量子黑洞对量子引力自由度的有效理论

基本信息

批准号：
21K13929
负责人：
横倉祐貴
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ブラックホールが有限のエントロピーをもつ量子多体系であるならば、それは古典力学に基づくホライズンの存在ではなく、量子的性質である「エントロピーがその表面積で測られること（Bekenstein-Hawking公式）」によって、より物理的に特徴づけられるべきだろう。本年度は、エントロピーがBekenstein-Hawking公式に従い、かつ、半古典的Einstein方程式の解となる内部配位を直接的に構成した。重要な点は、エントロピーを担う励起した量子の自己重力を考慮することである。そのような量子が動径方向に一様に分布し半古典的に最大の重力を持つ場合を考え、そのエントロピーを評価する。それが面積則に比例する条件から一意的に内部時空が定まる。それはPlanckスケールに近い曲率を持ち、ホライズンの代わりに表面を持つ、高密度な配位である。実際にそれは半古典的Einstein方程式のプランク定数について非摂動的な解であることをself-consistentに証明できる。その時空上で半古典的自由度の振る舞いを調べると、内部で粒子生成が生じ、動径方向に関してPlanck温度くらいで局所平衡になっていることがわかる。熱力学関係式からエントロピー密度を評価し、内部に渡り体積積分すると、Bekenstein-Hawking公式が厳密に任意の種類の自由度に対して再現される。ここで強い自己重力がエントロピー体積則を面積則に変えている。

如果黑洞是一个具有有限熵的量子多体系统，那并不是因为基于经典力学的视界的存在，而是因为“熵是通过其表面积来测量的”这一量子特性（贝肯斯坦-霍金）公式）''应该更加物理地表征。今年，我们直接构造了内部构型，其熵遵循贝肯斯坦-霍金公式，是半经典爱因斯坦方程的解。重要的一点是要考虑激发量子的自引力，它是熵的原因。我们考虑这样的量子在径向上均匀分布并具有半经典最大引力的情况，并评估其熵。内部时空是由与面积定律成正比的条件唯一确定的。它是一种密集的配置，曲率接近普朗克尺度，并且是一个表面而不是地平线。事实上，它可以被自洽地证明是半经典爱因斯坦方程关于普朗克常数的非微扰解。当我们检查该时空中的半经典自由度的行为时，我们发现粒子生成发生在内部，并且在径向方向的普朗克温度附近达到局部平衡。通过根据热力学关系评估熵密度并对内部进行体积积分，可以针对任何类型的自由度精确地重现贝肯斯坦-霍金公式。这里，强自引力将熵体积定律转变为面积定律。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Interior of Typical Black Holes

典型黑洞的内部

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zhiheng Wang;Tomoya Naito;and Haozhao Liang;Kawamura Junichiro;Yuki Yokokura
通讯作者：
Yuki Yokokura

Interior metric of slowly formed black holes in a heat bath

DOI：
10.1103/physrevd.105.045017
发表时间：
2021-08
期刊：
Physical Review D
影响因子：
5
作者：
H. Kawai;Y. Yokokura
通讯作者：
H. Kawai;Y. Yokokura

Firewall from Effective Field Theory

DOI：
10.3390/universe7070241
发表时间：
2021-07-01
期刊：
UNIVERSE
影响因子：
2.9
作者：
Ho, Pei-Ming;Yokokura, Yuki
通讯作者：
Yokokura, Yuki

A semi-classical model of quantum black holes

量子黑洞的半经典模型

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Roberto Emparan;David Licht;Ryotaku Suzuki;Marija Tomasevic and Benson Way,;酒谷雄峰;Kawamura Junichiro;Yuki Yokokura
通讯作者：
Yuki Yokokura

Entropy-Area Law from Interior Semi-classical Degrees of Freedom

内部半经典自由度的熵面积定律