動(dòng)態(tài)黑洞的霍金輻射與標(biāo)量場(chǎng)方程的精確解.pdf

1、華中師范大學(xué)博士學(xué)位論文動(dòng)態(tài)黑洞的霍金輻射與標(biāo)量場(chǎng)方程的精確解姓名：吳雙清申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：理論物理指導(dǎo)教師：蔡勖2002.5.1博L7’“if：j11)(I【)jt^j川V、j1|J_Ⅵ、第三章首先回顧了Hawking效應(yīng)發(fā)現(xiàn)的歷史背景，解釋了黑洞輻射發(fā)生的物理機(jī)制，然后介紹推導(dǎo)Hawking輻射的各種方法，以及與這個(gè)理論有關(guān)的最新研究和可能的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)方案在這四章中，重點(diǎn)介紹了DamourRufliniSannan(DRS)方案

2、，用這個(gè)方法研究了Schwarzschild靜態(tài)黑洞中標(biāo)量粒子和旋量粒子的Hawking蒸發(fā)接著用它考察了KerrNewman黑洞外(內(nèi)】視界_／Klein—Gordon標(biāo)量場(chǎng)和Dirac旋量場(chǎng)的Hawking輻射(“吸收，’)，并指出內(nèi)視界可以看成一個(gè)反常的負(fù)溫系統(tǒng)利用第二章中導(dǎo)出的精確解，我們用指標(biāo)法對(duì)標(biāo)量場(chǎng)的Hawking蒸發(fā)重新作了研究，將Bardeen—CarterHawking建立的KerrNewman黑洞外視界上的熱力學(xué)四

3、定律推廣至1]Canehy內(nèi)視界上，并且討論了轉(zhuǎn)動(dòng)帶電的黑洞平衡輻射過(guò)程的四個(gè)量子守恒定律，引入了標(biāo)量粒子的量子熵和約化視界面積的這兩個(gè)新概念最后用、指標(biāo)法研究了KerrSen黑洞背景上標(biāo)量粒子的Hawking效應(yīng)，指出KerrSen黑洞與KerrNewman黑洞雖然幾何性質(zhì)不同，但它們的熱力學(xué)性質(zhì)和量子熱效應(yīng)卻極其相似余下的幾章是這本論文的核心主體部分，用廣義烏龜坐標(biāo)變換法研究了動(dòng)態(tài)黑洞中高自旋粒子(Dirac粒子和光子)／g／Haw

4、king輻射，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)Kerr(一Newman)黑洞存在自旋一轉(zhuǎn)動(dòng)耦合效應(yīng)，作任意加速運(yùn)動(dòng)的Kinnersley黑洞有自旋一加速耦合效應(yīng)出現(xiàn)對(duì)于Vaidya一型球?qū)ΨQ時(shí)空，我們發(fā)現(xiàn)在EddingtonFinkelstein(EF)坐標(biāo)系中Dirac粒子和光子Hawking輻射是不對(duì)稱的對(duì)于這類非靜態(tài)的球?qū)ΨQ黑洞，沒(méi)有看到與自旋相關(guān)的量子熱效應(yīng)出現(xiàn)與穩(wěn)態(tài)黑洞情形相比，考察動(dòng)態(tài)黑洞的Hawking蒸發(fā)更加困難在利用GTCT法研究一般黑洞時(shí)空

5、的量子熱效應(yīng)時(shí)，需要同時(shí)考慮對(duì)一階方程和二階方程作廣義烏龜坐標(biāo)變換處理，然后利用一階方程提供的一階導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系式去換掉二階方程中的一階導(dǎo)數(shù)交叉項(xiàng)，這樣才能將每個(gè)分量滿足的二階方程在視界附近化為單一分量的標(biāo)準(zhǔn)波方程這個(gè)步驟是討論高自旋粒子的Hawking蒸發(fā)問(wèn)題能夠成功的關(guān)鍵之處，因?yàn)橛嘞碌墓ぷ魍耆?以按照DRS建議的方案去進(jìn)行處理第五章首先介紹趙崢等人在研究動(dòng)態(tài)黑洞的Hawking輻射中對(duì)DRs方法的推廣，然后闡明我們對(duì)這個(gè)方法繼續(xù)發(fā)