物理学家开发出了一个公式来计算黑洞视界上的霍金辐射，这使得物理学家可以确定：通过对爱因斯坦的引力理论（广义相对论）进行量子修正，这种辐射将如何改变。这个公式将能让物理学家通过观察黑洞来测试不同版本量子引力理论的准确性，并包括朝着长期寻求将量子力学和相对论联系起来的“大统一理论”迈出了一步，其研究成果发表在《物理评论D》期刊上。
（标题所述的公式如上图）虽然爱因斯坦的引力理论（广义相对论）与引力波相对应。但引力理论（广义相对论）仍然留下了一些悬而未决的问题，包括奇点的性质、暗物质、暗能量和量子引力问题。此外，即使对引力波的观测，也不排除另一种引力理论可能是准确的，它们可以用来描述黑洞。这些包含额外的量子理论与观测到的黑洞合并图景并不矛盾。
根据这些理论进行的计算预测，在彼此相距很远的地方，黑洞行为是相同的。但同时，也展示了事件视界附近的重要特征，即进入视界就没有回头路了。人们认为不可能将目光投向黑洞的视界之外，因为没有任何东西可以逃脱，包括粒子和辐射。然而，斯蒂芬·霍金证明了黑洞可以通过发射各种基本粒子来“蒸发”。
这意味着，随着时间的推移，黑洞吸收的所有信息都可能消失，这与人们对信息的基本看法背道而驰，因为人们认为信息不可能消失得无影无踪。因此，旨在消除这一悖论的另类引力理论变得更加流行，因为它们可以为量子引力理论做出贡献。最有希望的方法之一是带有伸缩子的爱因斯坦-伸缩子-高斯-波内特理论，它应用量子分量作为对广义相对论的修正。
RUDN大学引力与宇宙学教育研究所研究员罗曼·科诺普亚表示：我们考虑的替代理论灵感来自弦理论的低能极限。也就是所谓具有伸缩子的爱因斯坦-伸缩-高斯-波内特理论，除了爱因斯坦的部分，它还包含二次曲率项和标量场。为了描述黑洞如何对外部引力扰动做出反应，宇宙学家使用了准正则模的概念。模式是当外界作用于黑洞时发生的振荡，其特征取决于撞击的力和黑洞本身的参数。
它们被称为准正规线，因为会随着时间的推移而衰减，而且它们的振幅只能在一小段时间内测量到。这种振荡通常用频率来描述，它的实部是周期振荡，虚部是衰减率。这位RUDN大学的物理学家与捷克共和国科学家安东尼娜·津海洛和兹登·霍金一起，在具有伸缩子的爱因斯坦-扩张子-高斯-波内特理论中：以一个四维、球对称和渐近平坦的黑洞为背景，研究了试验场的经典(准标准)和霍金辐射。
得到了准正规模的Eikon态的解析式，并用它计算了测试标量场和麦克斯韦场的准正交模。并估算了爱因斯坦-膨胀-高斯-波内特黑洞的霍金辐射强度。文本场是黑洞附近的所有场，因为它们在黑洞的背景上传播(例如，狄拉克场或电磁场)。霍金辐射和狄拉克磁场的强度被证明是一个明显比其准正交谱更敏感的特征。表明对这些场的能量发射率分别增加了57%和48%。
通过研究黑洞几何结构的量子修正，得到了黑洞霍金蒸发强度的估计值。经典辐射（如电磁波或其他波）与爱因斯坦只有几个百分点的不同，也就是说，霍金辐射是一种更敏感的机制。准正常模式是经典辐射的频率，与量子模式不同，它与爱因斯坦的情况差别不大。未来，也许通过观察早期宇宙中出现的原始黑洞，这可能会证明对引力理论量子修正的想法。
研究/来自：RUDN大学
参考期刊《物理评论D》
DOI: 10.1103/PhysRevD.99.124042
编辑：榛子さま
