Udforskning af den mikroskopiske struktur af sorte huller fra termodynamikkens synspunkt

Siden den første påvisning af gravitationsbølger af LIGO og VIRGO, sorte huller har vakt udbredt diskussion og interesse. For videnskabsmænd, sorte huller spiller en unik rolle i at forbinde kvantemekanik og generel relativitetsteori. Den mikroskopiske struktur af sorte huller har altid været et stort problem for videnskabsmænd. En nylig undersøgelse afslører det mikroskopiske mysterium med sorte huller set fra termodynamikkens synspunkt.

Papiret, med titlen "Interaktionspotentiale og termokorrektion til tilstandsligningen for termisk stabile Schwarzschild anti-de Sitter sorte huller, " blev offentliggjort i Videnskab Kina Fysik, Mekanik og astronomi . Forskningen blev afsluttet af professor Yan-Gang Miao og hans ph.d. studerende Zhen-Ming Xu, Fysikskolen, Nankai Universitet.

Forskere er meget interesserede i at studere sorte huller fra termodynamikkens perspektiv. Et stort antal undersøgelser har vist, at sorte huller har temperatur og entropi, og kan også gennemgå faseovergange under visse forhold. Derfor, det er blevet et presserende forskningsproblem at udforske mikrostrukturen af ​​sorte huller.

I den tidlige fase, strengteori og fuzzball-teori var de mest gunstige kandidater til udforskningen af ​​den mikroskopiske struktur af sorte huller, hvor de relevante beregninger enten afhænger af supersymmetriske og ekstreme konfigurationer eller på anden spekulation. For nylig, den mikroskopiske mekanisme af sorte huller er blevet udforsket fra termodynamikkens synspunkt. Rumtidsatomtilgangen giver en mulig mikroskopisk beskrivelse af tyngdekraften gennem en holografisk ekvipartitionslov. I øvrigt, Ruppeiner termodynamisk geometri beskæftiger sig med de makroskopiske egenskaber af sorte huller som termodynamiske systemer ved ekstrapolation fra begreberne sort-huls molekyler hypotese (Fig.1) og de relevante taltætheder.

I denne forskning, Ruppeiners termodynamiske geometrimetode bruges til at studere den mikroskopiske opførsel af et termisk stabilt SAdS sort hul (Fig.2). En naturlig forklaring på det sorte huls mikroskopiske adfærd er givet. "Vi ser, at for det termodynamisk stabile SAdS sorte hul, en attraktiv interaktion dominerer blandt sorte hul-molekyler, " skriver forskerne i artiklen.

På samme tid, det molekylære potentiale af et termisk stabilt SAdS sort hul foreslås for første gang. Ud over, baseret på den foreslåede beskrivelse af molekylært potentiale, termokorrektionen til tilstandsligningen for termisk stabile SAdS sorte huller beregnes, og korrektionsleddets rationalitet analyseres.

"Vi foreslår et nyt forsøg på at udforske bestanddele af sorte huller i henhold til typen af ​​interaktion, " forklarede forskerne, "og denne metode kan også betragtes som et nyt forsøg på at udvide sorte huls termodynamik."

Forslaget om "molekylært potentiale" i denne forskning er af nyhed og betydning. På den ene side, det beriger forskningsindholdet og dybden af ​​sorte huls termodynamik, og på den anden side, det giver et nyt perspektiv og en ny metode til at udforske mikrostrukturen af ​​sorte huller.