高能物理 - 理论
[提交于 2024年7月29日
(v1)
,最后修订 2024年9月16日 (此版本, v2)]
标题: 近极端黑洞的熵与谱:非微扰问题的经典膜解
标题: Entropy and Spectrum of Near-Extremal Black Holes: semiclassical brane solutions to non-perturbative problems
摘要: 黑洞熵在极端情况下已被观察到在指数级低温 $T\sim e^{-S_0}$ 下普遍变为负值,在 Bekenstein-Hawking 熵 $S_0$ 中,这种似乎的病态通常归因于缺失的非微扰效应。 实际上,我们证明了对于任何具有系综描述的有效量子引力理论,这种情况都必须发生。 为此,我们将通常的引力熵识别为退火熵 $S_a$,并证明如果且仅当基态能量由超对称保护时,这个量在极端情况下给出 $S_0$,否则它会负向发散。 实际表现出热力学行为的是平均或淬火熵 $S_q$,在引力中对其计算的理解尚不清楚:它涉及一个拓扑展开失效的区域中的复制虫洞。 利用矩阵积分,我们发现了新的瞬子鞍点,它们在 $T\sim e^{-S_0}$ 处主导引力相关函数,并且与涉及动力学膜的半经典虫洞对偶。 这些膜解对任何非常接近极端情况的黑洞给出了主要贡献,如果没有它们,与矩阵系综的对偶关系将没有意义。 在非BPS情形下,它们需要使$S_q$非负,并且增强$S_a$的负性,这两种效应与精确计算的矩阵积分结果一致。 我们的瞬子结果通过与$\mathcal{N}=4$超对称杨-米尔斯理论中多重缠绕Wilson圈对应的D3-膜的现场作用量进行测试,发现精确匹配。 我们对低能随机矩阵谱的分析也解释了超对称理论中谱隙的起源,不仅当存在零能BPS态时如此,对于纯非BPS超多重态也是如此。 在前者中,我们关于谱隙的预测——用BPS态的简并度来表示——与$\mathcal{N}=2$超对称JT引力中带隙多重态的R电荷标度一致。
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