Authors : Assoc.Prof. Petarpa Boonserm, Ph.D. (CU & ThEP), Chun-Hung Chen, Ph.D. (IF, NU), Asst. Prof. Tritos Ngampitipan, Ph.D. (CRU) and Asst. Prof. Pitayuth Wongjun, Ph.D. (IF, NU & ThEP)
ความสำคัญและที่มา/ Motivation and background
หลุมดำเป็นเทหวัตถุประหลาดอย่างหนึ่งที่เป็นผลพวงมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอสไตน์ คุณลักษณะที่สำคัญอย่างหนึ่งของหลุมดำคือมันประพฤติตัวเหมือนเป็นวัตถุเชิงอุณหพลศาสตร์ กล่าวคือ หลุมดำสามารถแผ่รังสีได้โดยมีสเปกตรัมเหมือนวัตถุดำ (โดยทั่วไปเรียกรังสีดังกล่าวว่า รังสีฮอกิงค์) และมีคุณสมบัติเชิงอุณหพลศาสตร์ เช่น เอนโทปี อุณหภูมิ เนื่องจากว่ากาลอวกาศรอบๆหลุมดำมีความโค้งและความโค้งดังกล่าวประพฤติตัวเหมือนกำแพงศักย์ยอมให้รังสีฮอกิงค์บางส่วนผ่านไปได้และบางส่วนสะท้อนกลับ โดยผลการส่งผ่านและสะท้อนกลับดังกล่าวมีคุณลักษณะเหมือนกันกับสถานะการณ์ในกลศาสตร์ควอนตัม ด้วยเหตุนี้ แฟคเตอร์ความเทาจึงถูกนิยามขึ้นเพื่อที่จะระบุถึงความสามารถของรังสีที่จะทะลุผ่านกำแพงศักย์ดังกล่าว อีกนัยะหนึ่ง แฟคเตอร์ความเทาจะบ่งบอกถึงโอกาสที่รังสีจากอนันต์จะถูกดูดซับโดยหลุมดำ เมื่อเราพิจารณาถึงรังสีฮอกิงค์ เราพบว่า รังสีฮอกิงค์จะมีหลากหลายชนิดขึ้นอยู่กับชนิดของสนามที่กระเพื่มอยู่รอบๆหลุมดำ ดังนั้นการศึกษาถึงคุณสมบัติของรังสีจำเป็นจะต้องศึกษารังสีให้ครบทุกชนิด โดยในงานวิจัยนี้ สนใจจะศึกษารังสีที่เกิดจากการกระเพื่มของสนามเฟอมิออน
A mysterious object known as black holes be one of the important predictions of general relativity (GR), which was confirmed to exist in the universe by recent cosmological experiments. An important characteristic behavior is that black holes behave as a thermal system. Particularly, black holes carry entropy and can emit a type of radiation called the Hawking radiation. As a result, at the event horizon, the spectrum of the radiations from black holes is the same as that of the black-body spectrum. Since the spacetime around the black hole is curved, the spacetime curvature can act as a potential barrier that allows some of the radiation to transmit and reflect as found in a similar situation in quantum mechanics. As a result, the greybody factor is defined in order to take into account the transmission amplitude of the radiation from the black hole. Equivalently, it can be viewed as the probability for a wave coming from infinity to be absorbed by the black hole, which is sometimes referred to as the rate of absorption probability. In the context of Hawking radiation, there are various kinds of fluctuation field treated as the radiation, a complete study for the black hole greybody factor corresponding to various kinds of field becomes important.
ในอีกแง่มุมหนึ่งงานวิจัยเกี่ยวกับการปรับเปลี่ยนทฤษฎีความโน้มถ่วงได้ทำการศึกษากันอย่างแพร่หลาย ทั้งนี้เนื่องจากการพัฒนาทฤษฎีเพื่ออธิบายการขยายตัวด้วยความเร่งของเอกภพในปัจจุบัน ด้วยการปรับเปลี่ยนความโน้มถ่วงนี้ จึงอาจทำให้มีผลกระทบต่อความโน้มถ่วงในระดับเล็กฉพาะที่ อย่างเช่นผลเฉลยของหลุมดำ ในปัจจุบัน มีทฤษฎีปรับเปลี่ยนความโน้มถ่วงหลายแบบและหนึ่งในทฤษฎีที่น่าสนใจคือ ทฤษฎีความโน้มถ่วงแมสสีพ โดยงานวิจัยนี้ สนใจทฤษฎีความโน้มถ่วงแมสสีพที่ซึ่งปราศจากโกทส์และความไร้สเถียรภาพ เรียกว่า ทฤษฎีความโน้มถ่วงแมสสีพแบบ เดอรามห์ กาบาแดดเซ ทอลเลย์ (ดีอาร์จีที) โดยรวมกับแรงจูงใจก่อนหน้านี้ ผู้วิจัยจึงได้ทำการศึกษาแฟคเตอร์ความเทาของของรังสีที่กิดจากการกระเพื่อมของสนามเฟอร์มิออนที่แผ่มาจากหลุมดำในทฤษฎีแมสสีพแบบดีอาร์จีที
On the other hand, there have been many attempts to modify GR due to a cosmological aspect as the universe expands with an acceleration. Such modified gravity theories not only affect the gravity at cosmological scale but also introduce small corrections to GR around local sources. The de Rham-Gabadadze-Tolley(dRGT) massive gravity theory is one of the modified gravity theory in which the systematic mass terms are included into GR in order to eliminate the additional ghost degree of freedom. It is naturally that with the modify of the gravity theory, the black hole solution will obtain additional corrections due to the modifications, and then the properties of the black hole, such as the greybody factor, may significantly be modified when comparing to the GR black holes. Together with the above points, as a motivation, we studied the greybody factors for massless and massive fermion emitted by a black hole in dRGT massive gravity theory.
ผลสัมฤทธิ์สำคัญ/ Key results
-เราได้ทำการศึกษาแฟคเตอร์ความเทาของของรังสีที่กิดจากการกระเพื่อมของสนามเฟอร์มิออนทั้งแบบมีมวลและไร้มวลที่แผ่มาจากหลุมดำในทฤษฎีแมสสีพแบบดีอาร์จีทีโดยใช้วิธีการหาค่าขอบเข้มงวดและดับเบิลยูเคบี จากวิธีการหาค่าขอบแบบเข้างวดเราพบว่า ค่าขอบนั้นมึความถูกต้องแต่อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่มวลมีค่าน้อย ค่าขอบนี่จะยังไม่ให้ค่าที่มีนัยครบถ้วน ดังนั้นเราจึงใช้การประมาณถึงอันดับสองเพื่อที่จะหาจุดวิกฤตที่ค่าแฟคเตอร์ความเทามีค่าสูงสุด สำหรับวิธีการดับเบิลยูเคบีเราพบว่า ค่าที่จากการคำนวนเชิงตัวเลขที่ค่ามัลติโพลสูงน่าเชื่อถือแต่ยังไม่สามารถใช้ได้ดีนักที่ค่ามัลติโพลต่ำ
-We investigated the massless Dirac greybody factor from the black holes in dRGT massive gravity theory by using the rigorous bound and the WKB methods.
-We evaluate general solutions of the massive Dirac greybody factor from the black holes in dRGT massive gravity theory by using the rigorous. We found that even though the bound is valid, it does not provide a significant behavior of the greybody factor at very low mass. We then use the second approximated expression to find the critical point for which the greybody factor is maximized
-We evaluate the massive Dirac greybody factor from on black holes in dRGT massive gravity theory by using the WKB methods with a further expansion corresponding to the Dirac mass. In which method does not work well for low multipole λ(the angular eigen quantities), which corresponds to low potential. For the high multipole one, the WKB method provides greybody factor with sufficient precision.
บทความ/ Journal : https://journals.aps.org/…/10.1103/PhysRevD.104.084054
