Skip to main content
SUPERVISOR
بهروز میرزا (استاد راهنما) حسین محمدزاده (استاد مشاور) مسلم زارعی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zahra Raissi
زهرا رئیسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Bose Einstein Condensation on Stretched Horizon and Holographic Screen
In this thesis, at first we study Verlinde’s approach to gravity which interprets gravitational interaction as a kind of entropic force. Then propose a model for the quantum bits of space-time on stretched horizon and holographic screens. A recent work by Verlinde has proposed a qualitatively new approach to gravity which joins the holographic and thermodynamic ideas. The essence of the approach is based on two principles: first is the holographic principle through which space is emergent. The holographic principle supposes that space is only a kind of container of information. The information is stored on holographic screens, which separate points. Also, the screens are equipotential surfaces. The second principle suggests that when the body moves relatively the screen it exerts an entropic force, similar to the one that appears in osmosis or when big colloid molecules are surrounded by thermal environment of smaller particles. Thus, according to the Verlinde approach, gravity is not a fundamental interaction like other three but a kind of entropic force. Whatever fantastic these ideas look like, they allowed to derive both the Newton law of gravity and the Einstein equations. Motivated by this new interpretation of gravity, we study equipotential surfaces, the Unruh-Verlinde temperature, energy, acceleration and . The physics of black holes attracted wide attention as an arena for study of statistical concepts like entropy. In this context the idea of a stretched horizon arose as a useful tool for thinking about black holes. Therefore, we consider a system with relativistic and non-interacting Bose particles located in a static space-time with horizon, like Rindler, Schwartzschild and general form of spherically symmetric static space-times. We merely know that the system is confined in a box with one dimension less than space. It is well known that theory of the grand canonical ensemble is sufficient to find all of the thermodynamical variables. At first we need to evaluate the density of state in the background of a curved space-time. It is shown that the gas on the stretched horizon is in a Bose-Einstein condensed state with the Hawking temperature, if the particle number of the system be equal to the number of quantum bits of space-times. Originally, we assuming that total number of particles are proportional to the area of the box. In the following, we evaluate another statistical quantity like entropy. One of excellent result is the entropy-area relationship of the stretched horizon. In this way, we may obtain the Bekenstein-Hawking entropy as well as its corrections which are somewhat universal in theories of quantum gravity such as string theory and loop quantum gravity. Also we evaluate that a boson gas on a holographic screen with the same number of particles and at Unruh-Verlinde temperature is also in a condensed state. Far from the horizon, the Unruh temperature is much lower than the condensation temperature. This analysis implies a possible physical model for quantum bits of space-time on holographic screen. It should be noted that this results is also valid for Kerr space-time. Keywords: Thermodynamics, Black Holes, Condensation, Stretched horizon, Holographic screen
در این پایان نامه، در ابتدا ایده ی ورلینده را در مورد گرانش مطالعه می کنیم، که در آن برهمکنش گرانشی را به عنوان نیروی آنتروپی تفسیر می کند. سپس یک مدل برای کوانتوم بیت های فضا-زمان در نزدیکی افق رویداد و روی صفحات هولوگرافیک پیشنهاد می دهیم. کار اخیر ورلینده، یک روش کیفی جدید برای گرانش را پیشنهاد می کند که در آن ایده های ترمودینامیک و اصل هولوگرافیک با یکدیگر ادغام می شوند. اساس روش ورلینده بر پایه ی دو اصل قرار گرفته است: ابتدا، اصل هولوگرافیک است که برای توضیح مفهوم فضا به کار می رود. طبق اصل هولوگرافیک، فضا به عنوان ظرفی برای ذخیره ی اطلاعات فرض می شود. اطلاعات بر روی صفحات هولوگرافیک مجزا از یکدیگر ذخیره شده اند که سطوح هم پتانسیل را تشکیل می دهند. اصل دوم پیشنهاد می دهد که حرکت جسم نسبت به صفحه، نیروی آنتروپی را اعمال خواهد کرد، این حالت شبیه به آن چیزی است که در پدیده ی اسمز اتفاق می افتد و هم چنین هنگامی که مولکول بزرگ کلوئیدی توسط محیط گرمایی با ذرات ریزتر احاطه شده باشند. بنابراین طبق ایده ی ورلینده، گرانش یک برهمکنش بنیادی شبیه به سه نیروی دیگر نیست، بلکه نوعی از نیروی آنتروپی می باشد. اگرچه این ایده عجیب به نظر می آید، اما با این استدلال می توان نیروی گرانش نیوتن و معادلات اینشتین را به دست آورد. به دنبال این تفسیر جدید از گرانش، می توانیم صفحات هم پتانسیل، دمای آنرا-ورلینده، انرژی، شتاب و را مطالعه کرد. فیزیک سیاهچاله ها توجه بسیاری را به عنوان ناحیه ای برای مطالعه ی کمیت های آماری، همانند آنتروپی، جذب می کند. در این بین، ایده ی بررسی نزدیک افق رویداد برای مطالعه ی سیاهچاله ها بسیار مفید می باشد. بنابراین یک سیستم با ذرات بوزون نسبیتی و بدون برهمکنش را فرض می کنیم، که در فضا-زمان ایستای دارای افق، مانند فضا-زمان ریندلر، شوارتس شیلد و فرم کلی فضا-زمان ایستا با تقارن کروی قرار گرفته است. تنها اطلاعاتی که داریم آن است که سیستم درون جعبه ای قرار دارد که یک بعد از بعد فضایی، کمتر می باشد. واضح است که در این شرایط، تئوری آنسامبل کانونیک بزرگ برای یافتن تمام کمیت های ترمودینامیکی کافی می باشد، بنابراین در ابتدا لازم است که چگالی حالت ها را در فضا-زمان خمیده حساب کنیم. اثبات خواهد شد که گازی در نزدیکی افق رویداد با دمای هاوکینگ، در حالت چگالش بوز-اینشتین قرار دارد، البته به شرط آنکه تعداد ذرات سیستم با کوانتوم بیت های فضا-زمان برابر باشد. در واقع فرض می کنیم که تعداد کل ذرات با سطح جعبه متناسب است. در ادامه به محاسبه ی سایر کمیت های آماری می پردازیم و یکی از نتایج جالبی که به دست خواهیم آورد، رابطه ی آنتروپی با سطح افق رویداد است. به همین ترتیب، ما می توانیم رابطه ی آنتروپی بکنشتین-هاوکینگ را با تصحیحاتش به دست آوریم، که این رابطه در اصل توسط نظریه های گرانش کوانتومی، همانند تئوری ریسمان و گرانش کوانتومی رهیافت حلقه به دست آمده است. هم چنین به دست می آوریم که گاز بوزونی بر روی صفحه های هولوگرافیک با دمای آنرا-ورلینده نیز در حالت چگالیده قرار دارد، زیرا در فاصله ی دور از افق، دمای آنرا از دمای چگالش، بسیار کمتر می باشد. این نتایج، در اصل مدلی برای کوانتوم بیت های فضا-زمان بر روی صفحات هولوگرافیک ارائه می دهد. در ضمن این نکته نیز قابل توجه است که این نتایج، برای فضا-زمان کر نیز معتبر می باشد. کلمات کلیدی: ترمودینامیک، سیاهچاله ها، چگالش، نزدیک افق رویداد، صفحه ی هولوگرافیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی