弯曲时空中玻色系统热力学量的高阶修正
自从Hawking利用弯曲时空量子场论证明了Hawking辐射以来，黑洞的热力学研究引起了人们广泛的关注。本学位论文首先简要回顾了黑洞的形成和定义，给出了黑洞在数学上严格的定义和物理上易于使用的局域定义，并介绍了人们解释黑洞熵的统计起源在各种理论框架下提出的不同计算模型。其中一个受到广泛讨论的是’tHooft的砖墙模型，随着人们对该模型的深入研究，人们发现它存在两个主要的不足：一是假设了热平衡；二是做了小质量近似。为了解决这两个问题，薄层模型被提出。弦理论相关研究提出了广义不确定性原理（GUP），这是Heisenberg不确定性原理在弯曲时空中的推广。值得一提的是，在弦理论框架下得到这个结论后，从Gedanken实验的层面对黑洞做测量也得到类似GUP的与模型无关的一般性结论。这说明考虑了量子效应和时空弯曲效应后经典物理定律可能需要修正。 本学位论文第一个工作是采用薄层模型研究Schwarzschild黑洞外的玻色系统。首先利用弯曲时空中的Klein-Gordon方程求解玻色子的能动量关系式，然后在相空间中引入广义不确定性原理，并用玻色统计方法，计算系统的巨配分函数及其相关热力学量统计表达式。计算结果表明，在弯曲时空中和平直时空中相比，热力学量的表达式均具有一个由广义不确定性原理导致的高阶修正项，而且其系数均与背景时空有关。同时我们也计算了在极端物理条件下这些热力学量的行为。学位论文第二个工作是讨论了弯曲时空中的费米简并压问题。与Hawking辐射不同，我们将费米子看作粒子，用四动量缩并求解其能动量关系式。在绝对零度的条件下，利用费米子的分布行为计算得出总粒子数和对应的费米简并压。
黑洞热力学;热力学;广义不确定性原理;玻色系统;热力学量;费米简并压
广州大学
硕士
天文学
张靖仪
2023
中文
P145.8
2023-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）