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隧穿模型在计算Hawking辐射中的应用

史敦福  
【摘要】: 黑洞是广义相对论在强引力条件下的预言,但对黑洞量子行为的研究既涉及到强引力,又涉及到量子物理和热力学,因此它为我们建立大统一理论提供了线索.对黑洞的研究结果还暗示人们,热力学和时空性质之间存在着内在的联系.对黑洞理论的进一步探索,有可能导致物理学的另一场革命。 上世纪70年代,Hawking利用量子场论的方法证明了黑洞会发出辐射,并计算出了黑洞的温度和黑洞熵.Hawking的工作极大的推动了黑洞物理学的发展,1998年,Parikh和Wliczek考虑能量守恒和自引力作用,提出了黑洞辐射的隧穿模型,他们计算了Schwarzschild黑洞的辐射率和温度,得到了一个相对于经典热谱的修正,保证了信息守恒.本文的第四章把Parikh的工作做了推广到荷电的BTZ黑洞,计算了有质量带电荷的粒子的隧穿几率,并讨论了极端黑洞的情况下的Hawking辐射问题. 最后,我们用隧穿的模型计算了FRW宇宙的表观视界处的费米子的隧穿几率.计算中用了FRW时空背景中的广义协变Dirac方程和WKB近似,得到了FRW宇宙表观视界处的辐射谱和Hawking温度.发现Hawking温度与FRW表观视界半径的关系并对其物理意义做了讨论.


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