論文の概要: Black Hole Waterfall: a unitary phenomenological model for black hole evaporation with Page curve
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.00948v1
- Date: Wed, 01 Jan 2025 20:19:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-05 17:11:59.506791
- Title: Black Hole Waterfall: a unitary phenomenological model for black hole evaporation with Page curve
- Title（参考訳）: Black Hole Waterfall:Page曲線によるブラックホール蒸発の統一現象モデル
- Authors: Paul M. Alsing,
- Abstract要約: 本稿では,自発転変態の研究室プロセスの類似性に基づくブラックホール蒸発の一元モデルを提案する。
このモデルには、地平線の背後にあるホーキングのパートナー粒子(イドラー)が新たな低エネルギーのホーキング粒子対を生成できる追加の新機能が組み込まれている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We present a unitary phenomenological model for black hole evaporation based on the analogy of the laboratory process of spontaneous parametric down conversion (SPDC) \cite{Alsing:2015,Alsing:2016} when the black hole (pump) is allowed to deplete to zero mass. The model incorporates an additional new feature that allows for the interior Hawking partner-particles (idlers) behind the horizon to further generate new Hawking particle pairs of lower energy, one of which remains behind the horizon, and the other that adds to the externally emitted Hawking radiation (signals) outside the horizon. This model produces a Page curve for the evolution of the reduced density matrices for the evaporating black hole internal degrees of freedom entangled with the generated Hawking radiation pairs entangled across the horizon. The Page curve yields an entropy that rises at early times during the evaporation process as Hawking pairs are generated, reaches a peak midway through the evolution, and then decays to zero upon complete evaporation of the black hole. The entire system remains in a pure state at all times undergoing unitary (squeezed state) evolution, with the initial state of the black hole modeled as a bosonic Fock state of large, but finite number $n_{p0}$ of particles. For the final state of the system, the black hole reaches the vacuum state of zero mass, while the external Hawking radiation carries away the total energy of the initial black hole. Inside the horizon there remains $n_{p0}$ Hawking partner-particles of vanishingly small total energy, reminiscent of the "soft-hair" (zero energy) qubit model of Hotta, Nambu and Yamaguchi \cite{Hotta_Nambu_Yamaguchi:2018}, but now from a Hamiltonian for squeezed state generation perspective. The model presented here can be readily extended to encompass arbitrary initial pure states for the black hole, and in falling matter.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,自発パラメトリックダウン変換 (SPDC) \cite{Alsing:2015,Alsing:2016} の実験過程の類似性に基づく,ブラックホールの蒸発に関する一元的現象論的モデルを提案する。
このモデルには、地平線の背後にあるホーキングのパートナー粒子(イドラー)が新たに低エネルギーのホーキング粒子対を生成できる追加の新機能が組み込まれており、そのうちの1つは地平線の後ろに残り、もう1つは地平線外に放出されたホーキング放射(信号)を付加する。
このモデルは、地平線に絡み合ったホーキング放射対に絡み合った蒸発するブラックホール内部自由度に対する密度行列の増大のためのページ曲線を生成する。
ページ曲線は、ホーキングペアが生成され、進化の途中でピークに達し、ブラックホールの完全な蒸発によってゼロに崩壊するエントロピーを生成する。
系全体が常に純粋な状態のままであり、ブラックホールの初期状態は大きなボソニック・フォック状態であるが、有限個の$n_{p0}$粒子としてモデル化されている。
系の最終的な状態において、ブラックホールはゼロ質量の真空状態に達する一方、外部ホーキング放射は初期ブラックホールの総エネルギーを除去する。
地平線内には、Hotta, Nambu and Yamaguchi \cite{Hotta_Nambu_yamaguchi:2018} の「ソフトヘア」キュービットモデル(ゼロエネルギ)を思い起こさせる、わずかに小さな全エネルギーのホーキングパートナー粒子が残っており、現在はハミルトン式から圧縮状態生成の観点で来ている。
ここで提示されるモデルは、ブラックホールや落下物質に対する任意の初期純状態を含むように容易に拡張することができる。
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