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来自 Schwarzschild 时空中振动原子的加速度辐射

广义相对论与量子宇宙学 2025-11-19 v2 高能物理 - 理论

摘要

受 Scully 等人 [Proc. Nat. Acad. Sci. 115, 8131 (2018)] 以及 Dolan 等人 [New J. Phys. 22, 033026 (2020)] 工作的启发,我们研究位于 Schwarzschild 黑洞外部固定平均半径 R0R_0 处进行小幅径向振荡的两能级 Unruh-DeWitt 检测器的加速度辐射。该论文在 Boulware 真空下对无质量标量场进行量子化,以隔离曲率调制的加速度效应,避免热 Hawking 背景。我们采用 (1+1) 径向化简,并运用一阶时依赖扰动方法,计算周期平均转移率(即 Floquet 转移率)。结果得到的粒子发射光谱表现出热 Bose-Einstein 型轮廓,具有周期轨迹导致的 Floquet 共振条件 nΩ>ω0n\Omega > \omega_0,并给出闭式的 Floquet 转移率表达式 Pn\overline{P}_n。当 R0R_0\to\infty 时,该表达式可还原为平坦 Minkowski 时空的结果,与预期一致。靠近事件视界时,f(R0)<1f(R_0)<1 通过 1/f(R0)1/\sqrt{f(R_0)} 放大有效 Bessel 参数,提供了曲率/红移放大加速度辐射的简明解析演示。特别地,当 R02MR_{0}\rightarrow 2M 时,由 Bessel 函数加权的光谱趋于无定义,可能显现出 Boulware 真空态已知的病态行为。我们讨论了有效性范围(小�幅、R0R_0 位于视界外),并概述了向 (3+1) 维度的扩展,包括态密度与灰体因子,以及 alternative vacuum choices。本结果为平坦空间振动原子方案与黑洞时空之间提供了可解析的联系。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.11761,
  title  = {Acceleration radiation from vibrating atoms in Schwarzschild spacetime},
  author = {Reggie C. Pantig and Ali Övgün and Syed Masood and Li-Gang Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.11761},
  year   = {2025}
}

备注

20 pages, 3 figures. Changed the title and improved the Abstracts. Added some minor clarifications in the main text. Comments are welcome