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Thermodynamique des trous noirs

La thermodynamique des trous noirs est la branche de l'étude des trous noirs qui s'est développée à la suite de la découverte d'une analogie profonde entre certaines propriétés des trous noirs et les lois de la thermodynamique au début des années 1970. Cette analogie est ensuite devenue pertinente grâce à la découverte par Stephen Hawking du phénomène d'évaporation des trous noirs (1975), démontrant qu'un trou noir n'est pas un objet complètement sombre, mais émet un très faible rayonnement thermique. L'analogie entre trous noirs et thermodynamique L'étude des trous noirs indique que ces objets sont décrits par seulement trois paramètres (voir Théorème de calvitie) : la masse M, la charge électrique Q et le moment cinétique L. En l'absence de moment cinétique, un trou noir est parfaitement sphérique, mais s'il possède un moment cinétique, il prend une forme légèrement aplatie. Ainsi, le paramètre pertinent décrivant la structure d'un trou noir n'est pas son rayon, mais sa s

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Ce cours est une introduction à la physique stellaire. On y expose les notions indispensables à la compréhension du fonctionnement d'une étoile et à la construction de modèles de structure interne et d'évolution stellaires. On donne aussi des clés d'interprétation des spectres stellaires.

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CH-453: Molecular quantum dynamics

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Évaporation des trous noirs

L'évaporation des trous noirs, qui se traduit par le rayonnement de Hawking (dit aussi de Bekenstein-Hawking), est le phénomène selon lequel un observateur regardant un trou noir peut détecter un in

The theta parameter in loop quantum gravity: effects on quantum geometry and black hole entropy

Danilo Jimenez Rezende

The precise analog of the theta-quantization ambiguity of Yang-Mills theory exists for the real SU(2) connection formulation of general relativity. As in the former case theta labels representations of large gauge transformations, which are super-selection sectors in loop quantum gravity. We show that unless theta=0, the (kinematical) geometric operators such as area and volume are not well defined on spin network states. More precisely the intersection of their domain with the dense set Cyl in the kinematical Hilbert space H of loop quantum gravity is empty. The absence of a well defined notion of area operator acting on spin network states seems at first in conflict with the expected finite black hole entropy. However, we show that the black hole (isolated) horizon area--which in contrast to kinematical area is a (Dirac) physical observable--is indeed well defined, and quantized so that the black hole entropy is proportional to the area. The effect of theta is negligible in the semiclassical limit where proportionality to area holds.

2008

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Semiclassical S-matrix and black hole entropy in dilaton gravity

Sergey Sibiryakov

We use complex semiclassical method to compute scattering amplitudes of a point particle in dilaton gravity with a boundary. This model has nonzero minimal black hole mass M-cr. We find that at energies below M-cr the particle trivially scatters off the boundary with unit probability. At higher energies the scattering amplitude is exponentially suppressed. The corresponding semiclassical solution is interpreted as formation of an intermediate black hole decaying into the final-state particle. Relating the suppression of the scattering probability to the number of the intermediate black hole states, we find an expression for the black hole entropy consistent with thermodynamics. In addition, we fix the constant part of the entropy which is left free by the thermodynamic arguments. We rederive this result by modifying the standard Euclidean entropy calculation.

SPRINGER2020

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Gravity Cutoff in Theories with Large Discrete Symmetries

Michele Redi, Sergey Sibiryakov

We set an upper bound on the gravitational cutoff in theories with exact quantum numbers of large N periodicity, such as Z(N) discrete symmetries. The bound stems from black hole physics. It is similar to the bound appearing in theories with N particle species, though a priori, a large discrete symmetry does not imply a large number of species. Thus, there emerges a potentially wide class of new theories that address the hierarchy problem by lowering the gravitational cutoff due to the existence of large Z(1032)-type symmetries.

2008

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