Conserved charges and thermodynamics phase transition in various black holes
- 주제(키워드) black hole , conserved charges , black hole thermodynamics
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김원태
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 물리학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000055203
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 다양한 방법론을 다양한 블랙홀들에 적용하여 블랙홀 열역학에 대하여 연구를 해보았다. 열역학을 연구하기 위해서는 블랙홀의 보존량이 중요하다. 첫째로, ADT 방법론의 off-shell 확장을 근간으로한 최근 제안된 준국소적 보존량 공식을 이용하여 3차원 및 5차원 Lifshitz 블랙홀 질량을 구하였다. 본 결과는 블랙홀 열역학 제 1법칙를 만족한다. 그리고 기존에 논쟁이 되었던 ADT 방법론으로 구해진 Lifshitz 블랙홀 의 질량과 다른 방법들로 구해진 결과간의 차이를 해결하였다. 둘째로, superradiant 모드들을 고려 브릭월 방법을 이용하여 회전하는 블랙홀의 통계적인 엔트로피를 계산하였다. UV 컷오프는 중력적인 헤어(hair)에 무 관하여 엔트로피가 면적법칙을 만족하도록 하게 해준다. 각운동량과 물질 의 에너지 장은 중력적인 헤어에 의존한다. 중력헤어를 없애게 되면 물질의 각운동량은 블랙홀의 각운동량에 비례하는 반면에 물질의 에너지는 블랙 홀의 질량과 각운동량에 연관되어 있다는 것을 밝힐 수 있다. 마지막으로, 메트릭이 테스트 입자의 에너지에 의존하는 레인보우 블랙홀에 대하여 열역학적 상전이를 연구하였다. 수정된 분산관계로부터 에너지를 수반한 블랙홀의 온도를 정의하여 케비티안에 놓여진 블랙홀의 수정된 엔트로피 및 에너지를 구할 수 있다. 이 블랙홀은 기존 것과는 다르게 호킹-페이지 상 전이가 일어나는 추가적인 임계온도를 가지고 있으며, 이것은 국소적으로 안정적인 매우 작은 블랙홀과 연관이 있다. 하지만, 오프쉘 자유 에너지를 통하여 그것은 결국 터널링을 통하여 안정적인 큰 블랙홀로 간다는 것을 알 수 있다.
more초록/요약
We study the black hole thermodynamics by using various methods and applying them to various black hole models. To study thermodynamics in the black hole system, conserved charges of black hole are important. First, the mass expression of the three- and five-dimensional Lifshitz black holes is obtained by employing the recently proposed quasilocal formulation of conserved charges, which is based on the off-shell extension of the ADT formalism. Our result is consistent with the first law of black hole thermodynamics and resolves the reported discrepancy between the ADT formalism and the other conventional methods. Second, we calculate the statistical entropy of a rotating hairy black hole by taking into account superradiant modes in the brick wall method. The UV cutoff is independent of the gravitational hair, which gives the well-defined area law of the entropy. It can be shown that the angular momentum and the energy of matter field depend on the gravitational hair. For the vanishing gravitational hair, it turns out that the energy for matter is related to both the black hole mass and the black hole angular momentum whereas the angular momentum for matter field is directly proportional to the angular momentum of the black hole. Finally, we study the thermodynamic phase transition in the rainbow Schwarzschild black hole where the metric depends on the energy of the test particle. Identifying the black hole temperature with the energy from the modified dispersion relation, we obtain the modified entropy and thermodynamic energy along with the modified local temperature in the cavity to provide well defined black hole states. It is found that apart from the conventional critical temperature related to Hawking-Page phase transition there appears an additional critical temperature which is of relevance to the existence of a locally stable tiny black hole; however, the off-shell free energy tells us that this black hole should eventually tunnel into the stable large black hole.
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