양자 터널링 현상을 이용한 대전된 BTZ 블랙홀의 열역학적 안정성 연구 = Study on the Thermodynamic Stability of Charged BTZ Black Holes Through Quantum Tunneling

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to investigate the thermodynamic stability of charged Banados-Teitelboim-Zanelli (BTZ) black holes defined in (2+1) dimensions. To accomplish this goal, we used the picture in which Hawking radiation is understood to be a quantum tunneling process. First of all, we calculated the probability amplitude of neutral massive scalar particles for the classically forbidden trajectory that goes from inside the BTZ black hole to outside by using the null geodesic method and the Hamilton-Jacobi method, respectively. In that calculation, we see the contributions of higher-order terms which amount to the back reaction effect of the Hawking radiation. Using those higher-order terms, we read off the heat capacity of the black holes from the second-order ($\omega^2$) term with respect to the energy of the emitted particle and conclude that charged BTZ black holes are stable thermodynamically in the region of positive temperature.

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 (2+1) 차원에서 정의되는 대전된 BTZ (Banados-Teitelboim-Zanelli) 블랙홀의 열역학적 안정성을 알아보는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 호킹 복사를 일종의 양자 터널링 과정으로 묘사하는 접근 방식을 사용하였다. 우선, 질량을 가지는 중성 스칼라 입자가 고전적으로 금지된 경로 즉, BTZ 블랙홀의 내부에서 외부로 터널링하는 확률 진폭을 영지름길 (null geodesic) 방법과 해밀턴-야코비 방법을 사용하여 각각 계산하였다. 이 과정에서 호킹 복사의 되튀김 효과에 해당하는 고차항의 기여가 나타나는데, 그 중 방출 입자의 에너지에 대한 이차 ($\omega^2$) 항으로부터 블랙홀의 열용량을 알아낸 후 이로부터 대전된 BTZ 블랙홀이 온도가 0보다 큰 영역에서 열역학적으로 안정적이라는 결론을 얻었다.

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