费米气体的相对论性引力相变与不稳定性
广义相对论与量子宇宙学
2020-03-04 v2 高能天体物理现象
统计力学
高能物理 - 理论
摘要
我们描述了被限制在球壳内部、非零温度下广义相对论中理想费米气体的微正则相变与不稳定性。热力学行为由静止质量紧致度（即系统总静止质量与半径之比）支配。对于固定的静止质量紧致度值，我们研究了作为球盒尺寸函数的量热曲线。在低紧致度值、低能量且系统足够大时，系统遭受引力热灾变，该灾变无法被量子简并压阻止，系统坍缩并形成黑洞。对于小系统，低能量下不出现不稳定性。对于介于两个边际值之间的中间尺寸，引力热灾变被阻止，并发生从气相到具有近简并核的凝聚相的微正则相变。当核在 Oppenheimer-Volkoff 极限之上充分凝聚时，系统在低能量下遭受相对论性不稳定性。对于足够高的静止质量紧致度值，微正则相变被抑制。它们被足够大系统的 Antonov 型引力热灾变或小型系统的稳定平衡所取代。在高能量下，对于所有紧致度值与任意尺寸，系统均遭受由 Roupas 在 [1] 中辨识的“相对论性引力热不稳定性”。
引用
@article{arxiv.1809.07169,
title = {Relativistic Gravitational Phase Transitions and Instabilities of the Fermi Gas},
author = {Zacharias Roupas and Pierre-Henri Chavanis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.07169},
year = {2020}
}