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2021年研究进展系列之17:天体物理学团队在无奇点黑洞热力学研究方面取得进展
2021-04-30 07:56  

近日,梁恩维教授领导的黑洞研究小组在Bardeen黑洞热力学研究方面取得进展,论文被Classical and Quantum Gravity杂志接收发表。

论文标题:Ehrenfest's scheme and microstructure for regular-AdS black hole in the extended phase space

作者:郭森士生)、梁恩维(通讯作者)

Regular黑洞是中心没有奇点的黑洞,其热力学性质被广泛的研究。此前研究regular黑洞P-V临界性和Joule-Thomson膨胀证明了此类黑洞的相变与范德瓦尔斯流体类似有研究团队发现带电黑洞产生相变的主要原因是电势的作用,另一团队提出了黑洞分子的概念,并且发现黑洞相变产生的微观原因是黑洞的熵携带了黑洞分子的微观自由度。在拓展相空间中,正则黑洞的相变等级一直是有待解决的问题。在anti-de Sitter时空中,选择中心没有奇点并且带有磁荷的Bardeen黑洞,将宇宙学常数看作热力学压强,从宏观角度和微观角度两个方面判定了Bardeen-AdS黑洞的相变等级。利用熵的连续性,热容和膨胀/压缩系数的突变,直观的判断出该黑洞的相变等级为二级(如图),并且通过Clausius-Clapeyron-Ehrenfest方程,严格的证明了二级相变的发生,数值得到了不同磁荷下该黑洞的相变等级均为二级,进一步推导出相变的临界指数,发现Bardeen-AdS黑洞的临界指数与范德瓦尔斯流体的临界指数相同,从而证明奇点的存在不影响黑洞相变的等级。从微观角度出发,运用朗道连续相变理论,引入一个新的微观序参量,分析黑洞分子在相变前后的有序性和对称性,从微观角度计算得出与宏观角度相同的临界指数,发现无论从宏观或者微观出发,Bardeen-AdS黑洞的相变均为二级相变。

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