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广义相对论与量子宇宙学

arXiv:2508.11076 (gr-qc)
[提交于 2025年8月14日 ]

标题: 量子修正热力学与非最小耦合对称平行黑洞中的等离子体透镜效应

标题: Quantum-Corrected Thermodynamics and Plasma Lensing in Non-Minimally Coupled Symmetric Teleparallel Black Holes

Authors:Erdem Sucu, İzzet Sakallı, Özcan Sert, Yusuf Sucu
摘要: 我们研究了对称平行引力(STPG)中具有非最小电磁耦合的带电黑洞(BHs)的热力学和光学特征,结合了量子修正和等离子体色散效应。 该黑洞解由耦合参数$k$表征,通过度规函数中电磁项的幂律修正推广了Reissner-Nordström时空。 我们对Bekenstein-Hawking熵实施指数修正,形式为$S = S_0 + e^{-S_0}$,并推导出包括内能、亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能、压力、焓和比热在内的基本热力学量的量子修正表达式。 我们的分析揭示了丰富的相变结构,在特定耦合值下,临界视界半径处发生二阶相变,表明在强非最小耦合效应下热力学不稳定性增强。 量子修正的焦耳-汤姆逊膨胀分析确定了由反转点分隔的不同冷却和加热区域,这些反转点随着耦合参数$k$系统性地移动。 我们分析了在卡诺循环中运行的热机效率,发现电磁电荷增强了热力学性能,在这种几何结构中的最优配置下效率值接近99%。 利用高斯-博内定理,我们在真空和等离子体环境中推导了引力偏转角的解析表达式,揭示了非最小耦合和等离子体色散如何产生频率依赖的透镜效应特征,这些特征与广义相对论预测显著不同。
摘要: We investigate the thermodynamic and optical signatures of electrically charged black holes (BHs) in symmetric teleparallel gravity (STPG) with non-minimal electromagnetic coupling, incorporating quantum corrections and plasma dispersion effects. The BH solution, characterized by a coupling parameter $k$, generalizes the Reissner-Nordstr\"{o}m spacetime through power-law modifications to electromagnetic terms in the metric function. We implement exponential corrections to the Bekenstein-Hawking entropy of the form $S = S_0 + e^{-S_0}$ and derive quantum-corrected expressions for fundamental thermodynamic quantities including internal energy, Helmholtz and Gibbs free energies, pressure, enthalpy, and heat capacity. Our analysis reveals rich phase transition structures with second-order transitions occurring at critical horizon radii for specific coupling values, demonstrating enhanced thermodynamic instability under strong non-minimal coupling effects. The quantum-corrected Joule-Thomson expansion analysis identifies distinct cooling and heating regimes separated by inversion points that shift systematically with the coupling parameter $k$. We analyze the efficiency of heat engines operating in Carnot cycles, finding that electromagnetic charge enhances thermodynamic performance with efficiency values approaching 99\% for optimal configurations in this geometry. Using the Gauss-Bonnet theorem, we derive analytical expressions for gravitational deflection angles in both vacuum and plasma environments, revealing how non-minimal coupling and plasma dispersion create frequency-dependent lensing signatures that differ substantially from general relativity predictions.
评论: 17页,9图
主题: 广义相对论与量子宇宙学 (gr-qc) ; 高能物理 - 理论 (hep-th)
引用方式: arXiv:2508.11076 [gr-qc]
  (或者 arXiv:2508.11076v1 [gr-qc] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.11076
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Özcan Sert [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 8 月 14 日 21:21:17 UTC (467 KB)
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