Skip to main content
SUPERVISOR
Moslem Zareei,Ahmad Shirzad,Behrouz Mirza
مسلم زارعی (استاد مشاور) احمد شیرزاد (استاد مشاور) بهروز میرزا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zeinab Sherkatghanad
زینب شرکت قناد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Thermodynamics and phase transitions of black holes with cosmological constant as a thermodynamic variable
In this thesis we focused on explaining the critical behaviour and phase transition in black holes with the variation of cosmological constant. The simplest choice is Schwarzschild black hole which is locally thermodynamically unstable. In the presence of charge and angular momentum there is a phase transition from unstable to stable branch in the system of black holes. So the thermodynamics quantities such as charge and angular momentum make the system more stable. Also there is a phase transition from unstable to stable phase in Schwarzschild-Anti de Sitter (AdS) black hole with the cosmological constant ? as thermodynamic pressure. We consider the critical behaviour and phase transition of charged black hole (Reier-Nordstrom) and rotating black hole (Kerr) in AdS space time. A conjugate quantity to the thermodynamic pressure ? is the thermodynamic volume which can formally be obtained from the first law of black hole thermodynamics. In this condition, the critical behaviour and critical exponent Reier-Nordstrom-AdS and Kerr-AdS are similar to Van der Waals fluid. We specifically study the thermodynamics of higher-dimensional rotating asymptotically flat and AdS black holes with the cosmological constant ? as thermodynamic pressure. We plot the associated thermodynamic potential (the Gi free energy) and study its behaviour to uncover possible thermodynamic phase transitions for both cases of single and multiply rotating parameter. The results show that the single spinning Kerr-AdS has a reentrant phase transitions of multicomponent liquids and multiply-rotating Kerr-AdS black holes exhibit a rich set of interesting thermodynamic phenomena analogous to the `every day thermodynamics' of simple substances, multiple first-order solid/liquid/gas phase transitions of the Van der Waals type. Furthermore, critical behaviour and phase transition of hairy black holes in massive gravity and black holes in higher order gravities are considered. We study Gauss Bonnet-Born Infeld-AdS black holes (GB-BI-AdS) and Born-Infeld-AdS (BI-AdS) black holes in the third order of Lovelock gravity. We find "reentrant and triple point phase transitions" (RPT-TP) and also "multiple reentrant phase transitions" (multiple RPT) as the pressure of the system increased. Also the critical behavior and phase transition of Myers-Perry black holes with equal angular momenta by including the corrections beyond the semi classical approximation on Hawking temperature in the grand canonical ensemble are investigated. There are several different methods for calculating the corrections to the semi classical Bekenstein-Hawking entropy. These are based on statistical mechanical arguments, field theory methods, quantum geometry, the Cardy formula, the generalized uncertainty principle, etc. Finally, the future singularities of the universe by using the Friedmann equations with the effect of both the Entropic force and running gravitational coupling is calculated. The effect of entropic force changes the pressure and energy density behaviours at singularity time in the singularity type II. But running gravitational coupling as function of energy density of the universe changes time evolution of the universe.
در این رساله رفتار بحرانی و گذار فاز موجود در سیاهچاله های شناخته شده را در حضور ثابت کیهانشناسی متغییر مورد مطالعه قرار می دهیم. در ساده ترین حالت ابتدا سیاهچاله های شوارتزشیلد را در فضای تخت در نظر می گیریم. خواهیم دید که در فضای تخت سیاهچاله شوارتزشیلد در یک حالت تعادل ناپایدار قرار دارد. اما در حضور بار و یا تکانه زاویه ای، گذار فازی از حالت ناپایدار به حالت پایدار وجود دارد. به این معنا که حضور کمیت های ترمودینامیکی همانند بار و یا تکانه زاویه ای سیستم را به سمت یک حالت پایدار متمایل می سازد. به بیانی دیگر سیاهچاله ها تمایل به چرخش سریعتر و یا بار بیشتر برای رسیدن به یک حالت تعادلی پایدار دارند. می توان مشاهده کرد که برای سیاهچاله شوارتزشیلد در فضای آنتی دوسیته نیز با در نظر گرفتن ثابت کیهانشناسی ? به عنوان یک متغیر ترمودینامیکی گذار فازی از حالت ناپایدار به حالت پایدار وجود دارد. با فرض بار و یا تکانه زاویه ای برای یک سیاهچاله در چهار بعد در فضای آنتی دوسیته که به ترتیب سیاهچاله های ریسنرنوردسترم آنتی دوسیته و کر آنتی دوسیته نامیده می شوند، رفتارهای بحرانی و گذارهای فاز را مورد بررسی قرار می دهیم. در این مورد با در نظر گرفتن ثابت کیهانشناسی ? به عنوان فشار، یک حجم همیوغ با استفاده از قانون اول ترمودینامیک معرفی می کنیم. رفتار بحرانی و نماهای بحرانی سیاهچاله باردار و یا چرخان در فضای آنتی دوسیته شبیه شاره واندر والس می باشد. در این رساله رفتار بحرانی و گذارهای فاز برای سیاهچاله های چرخان در ابعاد بالاتر از چهار بعد در فضای تخت و فضای آنتی دوسیته با در نظر گرفتن ثابت کیهانشناسی ? به عنوان یک متغیر ترمودینامیکی در دو حالت مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا سیاهچاله های چرخان در ابعاد بالا با یک تکانه زاویه ای و سپس سیاهچاله های چرخان با چند تکانه زاویه ای را در نظر می گیریم. نتایج نشان می دهد که در مورد سیاهچاله های چرخان با یک تکانه زاویه ای در فضای آنتی دوسیته یک گذار فاز بازگشتی و در مورد سیاهچاله های چرخان با چند تکانه زاویه ای در فضای آنتی دوسیته یک گذار فاز شبیه نقطه سه گانه مایع-جامد-گاز را خواهیم داشت. در ادامه نیز رفتار بحرانی و گذارهای فاز سیاهچاله ها در نظریه گرانش جرمدار و همچنین گرانش با جملات مرتبه بالاتر در کنش مورد مطالعه قرار گرفته است. در اینجا سیاهچاله های موجود در نظریه گرانش مرتبه بالا شامل سیاهچاله های گاوس-بونت و لاولاک مرتبه سوم در فضای آنتی دوسیته و در حضور جملات غیر خطی از بار همانند جمله بورن اینفلد در نظر گرفته شده است. با بررسی گذار های فاز مربوط به این سیاهچاله ها نوع جدیدی از گذار فازهای "بازگشتی دوگانه" و "بازگشتی به همراه نقطه سه گانه" به ازای مقادیر مختلف از فشار را خواهیم داشت. از آنجایی که حضور تصحیحاتی ماورای تقریب نیمه کلاسیکی از دید گرانش کوانتومی مورد توجه قرار گرفته است، در ادامه این رساله به بررسی رفتارهای بحرانی و نوع گذارهای فاز سیاهچاله ها تحت تاثیر این تصحیحات پرداخته ایم. این تصحیحات با استفاده از روشهای مختلفی از جمله فرمولبندی کاردی، اصل عدم قطعیت و .غیره به دست می آیند. تصحیحات ماورای تقریب نیمه کلاسیکی بر روی کمیت های ترمومودینامیکی سیاهچاله های مایرز-پری در ابعاد فضا-زمان زوج در هنگرد کانونیک بزرگ مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها پس از بیان تکینگی های موجود در معادلات فریدمن به بررسی این تکینگی ها در حضور نیروی آنتروپی و ثابت گرانش متغییر خواهیم پرداخت. اثر نیروی آنتروپی باعث تغییر رفتار فشار و چگالی انرژی در تکینگی نوع دوم می شود و در این حالت فشار محدود باقی می ماند. اما اثرات تغییر ضریب جفت شدگی به عنوان تابعی از چگالی انرژی تنها بر زمان تحول عالم خواهد بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی