迈向大统一理论：计算黑洞事件视线处的霍金辐射

一位物理学家开发出了一个公式，用于计算爱因斯坦-狄拉顿-高斯-邦尼黑洞附近的霍金辐射。

RUDN大学的一位物理学家开发了一种公式，用于计算黑洞事件视界上的霍金辐射，该公式使物理学家能够确定如何通过对爱因斯坦的重力理论进行量子校正来改变这种辐射。该公式将使研究人员能够通过观察黑洞来测试不同版本的量子引力理论的准确性，并且向着将量子力学和相对论联系起来的长期寻求的“大统一理论”迈出了一步。该文章发表在 Physical Review D杂志上。

尽管爱因斯坦的引力理论与最近发现的引力波相对应，但仍然留下了一些问题，包括奇异性，暗物质，暗能量和量子引力问题。同样，即使对引力波的观察也不能排除替代性引力理论可能是准确的，并且它们可以用来描述黑洞。这样的理论（包括额外的量子成分）与黑洞合并的观察结果并不矛盾。遵循这些理论进行的计算预测了彼此之间相距很远的黑洞的相同行为，但同时，也证明了事件视界附近的重要特征-黑洞的“边界”，从该黑洞无法返回。

认为不可能超越黑洞的事件视线，因为没有任何东西可以逸出，包括粒子和辐射。但是，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）证明黑洞可以通过发射各种基本粒子而“蒸发”。这意味着随着时间的流逝，被黑洞吸收的所有信息都可能消失，这与有关信息的基本思想相反，人们认为信息不会消失得无影无踪。因此，旨在消除这种悖论的替代性引力理论由于可以对量子引力理论做出贡献而变得越来越流行。

最有前途的方法之一是带有Dilaton的Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet理论-它应用量子成分作为对广义相对论的修正。

“我们考虑的替代理论是受到弦理论的低能量极限的启发，即所谓的爱因斯坦-狄拉顿-高斯-邦尼特理论与狄拉顿。除了爱因斯坦部分，它还包含二次曲率项和标量场。

为了描述黑洞如何响应外部引力扰动，宇宙学家使用了准法则模式的概念。模式是当外部作用于黑洞时发生的振荡，其特性取决于冲击力和黑洞本身的参数。它们之所以称为准正态的，是因为它们会随着时间的流逝而衰减，并且其幅度只能在很小的时间内测量。通常使用频率作为复数来描述这种振荡，其实部是周期性振荡，以及虚数（衰减率）。

RUDN大学的物理学家与捷克共和国科学家Antonina Zinhailo和ZdeněkStuchlík一起，在爱因斯坦-斯坦的四维，球对称且渐近平坦的黑洞背景下研究了测试场的经典（准正规）和量子（霍金）辐射dilaton-Gauss-Bonnet理论与dilaton。他们获得了准正态模态的解析公式，并用它来计算测试标量和麦克斯韦场的准正态模态，并估算了爱因斯坦-狄拉顿-高斯-邦尼黑洞的霍金辐射强度。

文本字段是黑洞附近的所有字段，因为它们在黑洞的背景上传播（例如，狄拉克场或电磁场）。事实证明，霍金电磁辐射和狄拉克场的强度比准准光谱要敏感得多，这表明场的能量发射率分别增加了57％和48％。

“我们通过考虑对黑洞几何形状的量子校正，获得了黑洞霍金蒸发强度的估计值，” Roman Konoplya总结道。

“经典辐射（例如电磁波或其他波）与爱因斯坦只有几个百分点的差异，也就是说，霍金辐射是一种更为敏感的机制。准标准模态是经典辐射的频率，与量子模态不同，经典辐射的频率与爱因斯坦的情况相差不大。将来，也许通过观察早期宇宙中出现的主要黑洞，这可能会澄清我们有关重力量子校正的想法。”

参考：R.A.在Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet黑洞附近的准正规模，散射和Hawking辐射Konoplya，A.F。Zinhailo和Z.Stuchlík，2019年6月25日， Physical Review D。
10.1103 / PhysRevD.99.124042