论文部分内容阅读
各种量子引力理论都一致地预言存在最小可测量长度。黑洞一直是研究量子引力理论的很好的系统。霍金运用弯曲时空量子场论证明了黑洞存在辐射谱为纯热谱的辐射。虽然Per Kraus、Frank Wilczek和Maulik K.Parikh等人提出了霍金辐射的量子隧穿方法并得到了很好的修正结果,但是这并没有考虑量子引力最小可测量长度的影响。目前已有文献利用广义不确定性原理研究了黑洞霍金辐射的量子引力效应。这对理论上探讨黑洞是否存在蒸发剩余和黑洞信息丢失疑难具有深远的意义。我们采用了新的量子引力修正方案和量子隧穿半经典的Hamilton-Jacobi方法对黑洞费米子隧穿的量子引力修正作了研究并得到了有意义的结果。第一章主要介绍关于黑洞和霍金辐射的背景知识。其中重点介绍了量子隧穿霍金辐射的物理原理,以及量子隧穿霍金辐射的测地线方法和Hamilton-Jacobi方法。第二章介绍量子引力中的最小可测量长度和提出新的量子引力修正方案。各种量子引力理论都一致地预言存在最小可测量长度。在理论上引入量子引力最小可测量长度的方法之一是利用广义的不确定性原理(GUP)。因此我们利用GUP提出了更加合理有效的量子引力修正方案。第三章运用半经典Hamilton-Jacobi方法和新的量子引力修正方案,依次对Schwarzsc-hild黑洞、Reissner-Nordstrom黑洞、Kerr黑洞和Kerr-Newman de Sitter黑洞中费米子在黑洞视界的隧穿问题作了研究。其中对前三者的研究表明,量子引力效应不仅会使黑洞费米子辐射谱偏离纯热谱,而且会减缓黑洞的蒸发乃至产生蒸发剩余。对Kerr-Newman de Sitter黑洞的研究不仅得到了量子引力修正的隧穿概率和辐射温度,而且精确验证了前面三种黑洞修正结果的正确性和直接得到了Kerr-Newman黑洞情形的修正结果。为了计算方便和着重考察量子引力效应对黑洞费米子辐射的影响,我们暂时没有考虑辐射粒子对时空的反作用。第四章对整篇工作做一总结和展望。