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Semiclassical analysis of black holes in loop quantum gravity: Modeling Hawking radiation with volume fluctuations

Authors :
Karim Noui
Pierre Heidmann
Hongguang Liu
Institut de Physique Théorique - UMR CNRS 3681 (IPHT)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)
Centre de Physique Théorique - UMR 7332 (CPT)
Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Mathématiques et Physique Théorique (LMPT)
Université de Tours (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Tours-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique Théorique - UMR CNRS 3681 ( IPHT )
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
École normale supérieure - Lyon ( ENS Lyon )
Centre de Physique Théorique - UMR 7332 ( CPT )
Aix Marseille Université ( AMU ) -Université de Toulon ( UTLN ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Laboratoire de Mathématiques et Physique Théorique ( LMPT )
Université de Tours-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
AstroParticule et Cosmologie ( APC - UMR 7164 )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA )
École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Tours
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Source :
Physical Review D, Physical Review D, American Physical Society, 2017, 95 (4), pp.044015. ⟨10.1103/PhysRevD.95.044015⟩, Phys.Rev.D, Phys.Rev.D, 2017, 95 (4), pp.044015. 〈10.1103/PhysRevD.95.044015〉, Phys.Rev.D, 2017, 95 (4), pp.044015. ⟨10.1103/PhysRevD.95.044015⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

We introduce the notion of fluid approximation of a quantum spherical black hole in the context of Loop Quantum Gravity. In this limit, the microstates of the black hole are intertwiners between "large" representations $s_i$ which typically scale as $s_i \sim \sqrt{a_H}$ where $a_H$ denotes the area of the horizon in Planck units. The punctures with large colors are, for the black hole horizon, similar to what are the fluid parcels for a classical fluid. We dub them puncels. Hence, in the fluid limit, the horizon is composed by puncels which are themselves interpreted as composed (in the sense of the tensor product) by a large number of more fundamental intertwiners. We study the spectrum of the euclidean volume acting on puncels and we compute its quantum fluctuations. Then, we propose an interpretation of black holes radiation based on the properties of the quantum fluctuations of the euclidean volume operator. We estimate a typical temperature of the black hole and we show that it scales as the Hawking temperature.<br />18 pages, 3 figures

Details

Language :
English
ISSN :
15507998 and 15502368
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review D, Physical Review D, American Physical Society, 2017, 95 (4), pp.044015. ⟨10.1103/PhysRevD.95.044015⟩, Phys.Rev.D, Phys.Rev.D, 2017, 95 (4), pp.044015. 〈10.1103/PhysRevD.95.044015〉, Phys.Rev.D, 2017, 95 (4), pp.044015. ⟨10.1103/PhysRevD.95.044015⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....124bb6b5feac99767c837ec7039fc629
Full Text :
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.044015⟩