Kerr-Newman 黑洞上的电磁量子场论

我们研究了黑洞时空上电磁微扰的经典和量子方面。我们发展了由 Wald 引入的一种优雅形式体系，该体系以紧凑且透明的方式建立了 Type-D 背景下的线性微扰理论。我们推导出了用单个 Newman-Penrose 标量 $\phi_0$ 表示的电磁势表达式。这使得电磁场的量子理论可以表述为复标量场的理论。我们研究了 Kerr-Newman 背景下各种 Newman-Penrose 标量所服从的可分离场方程，并发现了在不同极限下径向和角向解的渐近行为。我们修正并扩展了 Breuer、Ryan 和 Waller 的研究，找到了角向解和特征值在大频率下均匀有效的渐近行为。我们遵循 Candelas、Chrzanowski 和 Howard (CCH) 的方法，对电磁势和场进行正则量子化。我们对过去 Boulware 态中重整化应力 - 能量张量 (RSET) 在视界附近的形态进行了渐近分析。与 CCH 的结果不同，其在视界附近的主导阶行为对应于随视界刚性旋转的霍金温度下热分布应力张量的负值。我们证明了 CCH 中关于过去 Boulware 态、过去 Unruh 态和 |CCH> 态下应力张量期望值的表达式导致了 RSET 在宇称变换下缺乏对称性，尽管这是物理系统本身具有的对称性。我们推导出了正确的对称表达式，并对所得的 RSET 进行了详细分析。