Sedan den första upptäckten av gravitationsvågor av LIGO och VIRGO, svarta hål har väckt stor diskussion och intresse. För vetenskapsmän, svarta hål spelar en unik roll när det gäller att koppla samman kvantmekanik och allmän relativitet. Den mikroskopiska strukturen hos svarta hål har alltid varit ett stort problem för forskare. En nyligen genomförd studie avslöjar det mikroskopiska mysteriet med svarta hål ur termodynamikens synvinkel.

Pappret, med titeln "Interaktionspotential och termokorrigering av tillståndsekvationen för termiskt stabila Schwarzschild anti-de Sitter svarta hål, " publicerades i Vetenskap Kina Fysik, Mekanik och astronomi . Forskningen avslutades av professor Yan-Gang Miao och hans Ph.D. student Zhen-Ming Xu, Skolan för fysik, Nankai universitet.

Forskare är mycket intresserade av att studera svarta hål ur termodynamikens perspektiv. Ett stort antal studier har visat att svarta hål har temperatur och entropi, och kan även genomgå fasövergångar under vissa förhållanden. Därför, det har blivit ett akut forskningsproblem att utforska mikrostrukturen hos svarta hål.

I ett tidigt skede, strängteori och fuzzballteori var de mest gynnsamma kandidaterna för att utforska den mikroskopiska strukturen hos svarta hål, varvid de relevanta beräkningarna beror antingen på supersymmetriska och extrema konfigurationer eller på andra spekulationer. På senare tid, den mikroskopiska mekanismen för svarta hål har utforskats ur termodynamikens synvinkel. Spacetime atom approach ger en möjlig mikroskopisk beskrivning av gravitationen genom en holografisk ekvipartitionslag. Dessutom, Ruppeiner termodynamisk geometri behandlar de makroskopiska egenskaperna hos svarta hål som termodynamiska system genom extrapolering från begreppen svarthålsmolekylhypotes (Fig.1) och de relevanta taldensiteterna.

I denna forskning, Ruppeiners termodynamiska geometrimetod används för att studera det mikroskopiska beteendet hos ett termiskt stabilt SAdS-svart hål (Fig.2). En naturlig förklaring till det svarta hålets mikroskopiska beteende ges. "Vi ser att för det termodynamiskt stabila SAdS svarta hålet, en attraktiv interaktion dominerar bland svarthålsmolekyler, " skriver forskarna i artikeln.

På samma gång, den molekylära potentialen för ett termiskt stabilt SAdS-svart hål föreslås för första gången. Dessutom, baserat på den föreslagna beskrivningen av molekylär potential, termokorrigeringen till tillståndsekvationen för termiskt stabila SAdS svarta hål beräknas, och rationaliteten hos korrigeringstermen analyseras.

"Vi föreslår ett nytt försök att utforska beståndsdelar i svarta hål beroende på typen av interaktion, " förklarade forskarna, "och denna metod kan också betraktas som ett nytt försök att expandera svarta håls termodynamik."

Förslaget om "molekylär potential" i denna forskning är av nyhet och betydelse. Å ena sidan, det berikar forskningsinnehållet och djupet i svarta håls termodynamik, och å andra sidan, det ger ett nytt perspektiv och en ny metod för att utforska mikrostrukturen hos svarta hål.