نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1. بخش فیزیک، دانشکدة علوم، دانشگاه شیراز، شیراز 2. رصدخانۀ ابوریحان بیرونی، دانشکدة علوم، دانشگاه شیراز، شیراز

چکیده

در این مقاله، جواب‌های سیاه‌چاله‌ای مجانباً آنتی‌دوسیتة گرانش جرم‌دار در حضور میدان الکترومغناطیسی غیرخطی نظریه توانی ناوردای ماکسول، در ابعاد دلخواه، بررسی و کُنش اقلیدسی متناظر با این جواب‌ها ارائه می‌گردد. با استفاده از کنش اقلیدسی متناهی، تابع پارش گرانشی در آنسامبل کانونی در تمامی ابعاد محاسبه شده و سپس کمیت-های ترمودینامیکی متناظر با سیاه‌چاله‌های توپولوژیکی بدست می‌آید. با توسعه فضای فاز ترمودینامیکی، یعنی با در نظر گرفتن ثابت کیهان‌شناسی منفی متناسب با فشار ترمودینامیکی، قانون اول ترمودینامیک و سازگاری آن با رابطه اسمار بررسی می‌شود. در ادامه، معادله حالت حاکم بر سیاه‌چاله‌های توپولوژیکی در این مقاله، جواب­های سیاه­چاله­ای مجانباً پاددوسیتة گرانش جرم­دار در حضور میدان الکترومغناطیسی غیرخطی نظریة توانی ناوردای ماکسول، در ابعاد دلخواه، بررسی و کُنش اقلیدسی متناظر با این جواب­ها ارائه می­شود. با استفاده از کنش اقلیدسی متناهی، تابع پارش گرانشی در آنسامبل کانونی در تمامی ابعاد محاسبه شده و سپس کمیت­های ترمودینامیکی متناظر با سیاه­چاله­های توپولوژیکی به دست می­آید. با توسعة فضای فاز ترمودینامیکی، یعنی با در نظر گرفتن ثابت کیهان­شناسی منفی متناسب با فشار ترمودینامیکی، قانون اول ترمودینامیک و سازگاری آن با رابطة اسمار بررسی می­شود. در ادامه، معادلة حالت حاکم بر سیاه­چاله­های توپولوژیکی به دست آمده و ثابت می­شود که معادلة نقاط بحرانی این سیاه­چاله­ها نشان دهندة گذارفازهای سیاه­چاله­ای مشابه با گذارفازهای واندروالسی، شبه واندروالسی و جامد/مایع/گاز (مرتبط با نقطة سه­گانه) در دستگاه­های معمول ترمودینامیکی است. به طور ویژه، گذارفاز واندوالسی در ابعادِ ، گذارفاز شبه واندروالسی در ابعادِ  و گذارفاز متناظر با نقطة سه­گانه، یعنی گذارفاز سیاه­چاله­ای کوچک/متوسط/بزرگ در ابعادِ  مشاهده می­شوندبه دست آمده و ثابت می-شود که معادلة نقاط بحرانی این سیاه‌چاله‌ها نشان دهندة گذارفازهای سیاه‌چاله‌ای مشابه با گذارفازهای واندروالسی، شبه واندروالسی و جامد/مایع/گاز (مرتبط با نقطه سه-گانه) در سیستم‌های معمول ترمودینامیکی است. به طور ویژه گذارفاز واندوالسی در ابعادِ 4 و بیشتر ، گذارفاز شبه واندروالسی در ابعادِ 6 و بیشتر و گذارفاز متناظر با نقطه سه-گانه، یعنی گذارفاز سیاه‌چاله‌ای کوچک/متوسط/بزرگ در ابعادِ 6 و بیشتر مشاهده می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Topological black hole chemistry in massive gravity with power-Maxwell invariant field

نویسندگان [English]

  • H Hendi
  • A Dehghani

1. Department of Physics,School of Science, Shiraz University, Shiraz, Iran 2. Biruni Observatory, School of Science, Shiraz University, Shiraz, Iran

چکیده [English]

In this paper, asymptotically AdS black hole solutions of massive gravity in the presence of nonlinear electromagnetic field arisen from the power theory of Maxwell invariant are investigated and the associated Euclidean on-shell action is presented. Using the Euclidean on-shell action, the gravitational partition function in the canonical ensemble is computed in arbitrary dimensions and then thermodynamic quantities of topological black holes are obtained. By extending the thermodynamic phase space, i.e., treating negative cosmological constant as thermodynamic pressure, the first law of thermodynamics as well as associated Smarr formula are examined. Next, the equation of state of topological black holes is obtained and it is proven that the critical point equation of these solutions can exhibit black hole phase transitions similar to those of van der Waals, van der Waals like and solid/liquid/gas (related to triple point) phase transitions in usual thermodynamic systems. Especially, the van der Waals phase transition is observed in 4 and higher dimensions, van der Waals type phase transition can be seen in 6 and higher dimensions, and phase transitions associated with triple point, i.e., small/intermediate/large black hole phase transition may happen in 6 and higher dimensions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • black hole chemistry
  • massive gravity
  • power theory of Maxwell invariant

  1. D Kastor, S Ray, and J Traschen, Class. Quant. Grav. 26 (2009) 195011.
  2. B P Dolan, Phys. Rev. D 84 (2011) 127503.
  3. D Kubiznak, R B Mann, and M Teo, Class. Quant. Grav. 34 (2017) 063001.
  4. A Chamblin, R Emparan, C V Johnson, and R C Myers, Phys. Rev. D 60 (1999) 104026.
  5. Chamblin, R Emparan, C V Johnson, and R C Myers, Phys. Rev. D 60 (1999) 064018.
  6. D Kubiznak and R B Mann, JHEP 07 (2012) 033.
  7. N Altamirano, D Kubiznak, and R B Mann, Phys. Rev. D 88 (2013) 101502.
  8. S Gunasekaran, R B Mann, and D Kubiznak, JHEP  11 (2012) 110.
  9. N Altamirano, D Kubiznak, R B Mann, and Z Sherkatghanad, Class. Quant. Grav. 31 (2014) 042001.

10. J X Mo and W B Liu, EPJC  74 (2014) 2836.

11. A M Frassino, D Kubiznak, R B Mann, and F Simovic, JHEP 09 (2014) 080.

12. R A Hennigar, JHEP 09 (2017) 082.

13. S H Hendi, R B Mann, S Panahiyan, and B Eslam Panah, Phys. Rev. D 95 (2017) 021501(R).

14. D Zou, R Yue, and M Zhang, EPJC 77 (2017) 256.

15. M Zhang, D Zou, and R Yue, Adv. High Energy Phys. 2017 (2017) 3819246.

16. Z Sherkatghanad, B Mirza, Z Mirzaeyan, and S A H Mansoori, Int. J. Mod. Phys. D 26 (2014) 1750017.

17. J Xu, L M Cao, and Y P Hu, Phys. Rev. D 91 (2015) 124033.

18. B Mirza and Z Sherkatghanad, Phys. Rev. D 90 (2014) 084006.

19. R A Hennigar, W G Brenna, and R B Mann, JHEP 07 (2015) 077.

20. R G Cai, L M Cao, L Li, and R Q Yang, JHEP 09 (2013) 005.

21. D Zou, Y Liu, and B Wang, Phys. Rev. D 90 (2014) 044063.

22. S Wei and Y Liu, Phys. Rev. D 87 (2013) 044014.

23. W Xu, H Xu, and L Zhao, EPJC 74 (2014) 2970.

24. S H Hendi, S Panahiyan, S Upadhyay, and B Eslam Panah, Phys. Rev. D 95 (2017) 084036.

25. S H Hendi and A Dehghani, EPJC 79 (2019) 227.

26. A Dehyadegari, M K Zangeneh, and A Sheykhi, Phys. Lett. B 773 (2017) 344.

27. S H Hendi, B Eslam Panah, and S Panahiyan, Fortschr. Phys. (Prog. Phys.) 2018 (2018) 1800005.

28. C de Rham and G Gabadadze, Phys. Rev. D 82 (2010) 044020.

29. C de Rham, G Gabadadze, and A J Tolley, Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 231101.

30. D Vegh, Holography without translational symmetry, arXiv: 1301.0537

31. R G Cai, Y P Hu, Q Y Pan, and Y L Zhang, Phys. Rev. D 91 (2015) 024032.

32. S H Hendi, S Panahiyan, and B Eslam Panah, JHEP 01 (2016) 129.

33. S F Hassan and R A Rosen, Phys. Rev. Lett. 108 (2012) 041101.

34. L Alberte and A Khmelnitsky, Phys. Rev. D 88 (2013) 064053.

35. M Blake and D Tong, Phys. Rev. D 88 (2013) 106004.

36. R A Davison, Phys. Rev. D 88 (2013) 086003.

37. J B Jiménez, L Heisenberg, G J Olmo, and D Rubiera-Garcia, Phys. Rep. 727 (2018) 1.

38. V I Afonso, G I Olmo, E Orazi, and D Rubiera-Garcia, EPJC 78 (2018) 866.

39. L Alberte and A Khmelnitsky, Phys. Rev. D 91 (2015) 046006.

40. T Matsubara, Prog. Theor. Phys. 14 (1955) 351.

41. J M Bardeen, B Carter, and S W Hawking, Commun. Math. Phys. 31 (1973) 161.

42. G W Gibbons, S W Hawking, Phys. Rev. D 15 (1977) 2752.

43. G ’t Hooft, M Veltman, Ann. Phys. Theor. A 20 (1974) 69.

44. P Kraus, F Larsen, and R Siebelink, Nucl. Phys. B 563 (1999) 259.

45. S Hawking and D N Page, Commun. Math. Phys. 87 (1983) 577.

46. E Witten, Adv. Theor. Math. Phys. 2 (1998) 505.

47. D J Brown and J W York, Phys. Rev. D 47 (1993) 1407.

48. A Dehghani, S H Hendi, and R B Mann, Phys. Rev. D 101 (2020) 084026.

49. S W Wei and Y X Liu, Phys. Rev. D 90 (2014) 044057.

50. S W Wei and Y X Liu, Phys. Rev. Lett. 115 (2015) 111302.

تحت نظارت وف ایرانی