초록 ▼

□ 연구개요
본 과제는 중력과 전자기장의 양자적 상호작용을 연구하였다. 대전 블랙홀, 대전 회전 블랙홀, (반)드시터 공간에서 입자 쌍생성인 Schwinger 효과를 구하고 유효작용을 계산한다. 또 블랙홀과 (반)드시터 공간에서 입자 쌍생성을 유효온도로 해석하고 적용하였다. Reissner-Nordstrom 블랙홀, Kerr-Newman 블랙홀, Kerr-Newman 전기-자기 블랙홀과 드시터 공간에서 생성되는 입자쌍을 구하고 유도전류를 계산하였다. 극한적 블랙홀에서 Hawking 복사와 Schwinger 효과의 차이를 구별하

□ 연구개요
본 과제는 중력과 전자기장의 양자적 상호작용을 연구하였다. 대전 블랙홀, 대전 회전 블랙홀, (반)드시터 공간에서 입자 쌍생성인 Schwinger 효과를 구하고 유효작용을 계산한다. 또 블랙홀과 (반)드시터 공간에서 입자 쌍생성을 유효온도로 해석하고 적용하였다. Reissner-Nordstrom 블랙홀, Kerr-Newman 블랙홀, Kerr-Newman 전기-자기 블랙홀과 드시터 공간에서 생성되는 입자쌍을 구하고 유도전류를 계산하였다. 극한적 블랙홀에서 Hawking 복사와 Schwinger 효과의 차이를 구별하였다.
감마함수 재규격화 적용을 적용하여 전자기장과 블랙홀, (반)드시터 공간에서 양자전자기학 진공편극을 구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
중력과 전자기장의 양자적 상호작용 연구를 다음과 같이 소주제별로 수행하였다.
(i) Reissner-Nordstrom 블랙홀에서 대전입자 방출: 대전 블랙홀은 호킹복사 외에 Schwinger 효과에 의한 입자쌍을 방출한다. 극한적(near-extremal) 블랙홀에서 입자쌍 생성을 계산하였고 유효온도(effective temperature)를 도입하여 설명하였다.
호킹온도에 의한 부분과 Unruh 온도에 의한 부분으로 나누어짐을 보였다. 목표대로 연구되었다.
(ii) 회전하는 Kerr-Newman 블랙홀에서 Schwinger 효과를 구하였다. 극한적 블랙홀에서 Schwinger 효과에 의한 방출 입자를 유효 온도와 AdS/CFT를 적용하여 해석하였다. 또 회전하는 전기-자기 Kerr-Newman 블랙홀에서 전하입자 및 자기홀극의 쌍생성을 연구하였다. 자기홀극이 Schwinger 효과에 미치는 영향을 연구하였다.
방출 입자를 유효 온도와 AdS/CFT를 적용하여 해석하였다. 목표대로 연구되었다.
(iii) de Sitter 공간에서 전기장과 자기장에 의한 Schwinger 효과를 연구하였다. de Sitter 공간에서 Hawking-Gibbons 복사가 존재하여 Schwinger 효과는 증대된다.
자기장에 Schwinger 효과와 유도 전류에 미치는 영향은 본 논문이 최초로 규명하였다. 목표대로 연구되었다.
(iv) 배경장에서 유효작용을 reconstruction conjecture를 적용하여 계산하는 방법을 도입하였고 전자기장과 중력에 적용하였다. 목표대로 연구되었다.
(v) 중력이 전하 흐름 결합상수(running coupling)에 미치는 영향과 통일장 스케일을 규명은 연구 기간의 종료로 목표를 달성하지 못하였다. 이 주제만도 독립적인 연구로 수년간 수행될 수 있을 것이다. 또 블랙홀과 드시터 공간에서 엔트로피를 미시적으로 설명하는 과제도 해결되지 못하였다. 블랙홀 엔트로피의 미시적 설명은 이론 물리학의 난제 중에 하나이다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 과제는 in-out formalism을 적용하여 블랙홀과 드시터 공간에서 양자전자기학 현상과 Schwinger 효과를 최초로 체계적으로 연구하였다. 양자 방정식의 해를 구하여 in-vacuum과 out-vacuum을 정의하고 입자 쌍생성과 유효작용을 구할 수 있었다. 회전하는 전기-자기 Kerr-Newman 블랙홀에서 방출되는 입자쌍(dyons)은 자기장 배경을 갖는 Kerr-Newman 블랙홀을 central engine으로 하는 감마선폭발(GRB)을 설명하는 Blandford-Znajek 모델의 양자전자기적인 새로운 모델을 제공할수 있을 것으로 기대된다. 드시터 공간에서 전기장과 자기장에 의한 Schwinger 효과를 최초로 계산하였는데 이는 초기우주에서 자기장의 기원(magnetogenesis)를 설명하는 하나의 이론을 제공할 것으로 기대된다. 후속연구를 통해 GRB의 새로운 모델과 magnetogenesis를 규명할 필요가 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• [1] 대전 블랙홀에서 입자 쌍생성 ... 5
• [2] (반)드시터 공간과 대전블랙홀에서 입자 쌍생성, 진공편극과 변칙 ... 6
• [3] 복소 유효작용과 Schwinger 효과 ... 6
• [4] In-out formalism을 적용한 QED와 중력의 유효작용 ... 6
• [5] 회전 Kerr-Newman 블랙홀에서 입자 쌍생성 ... 6
• [6] 무질량 양자전자기학과 그래핀과 디랙 준금속에서 유사 현상 ... 6
• [7] 드시터 공간에서 자기장이 Schwinger mechanism에 미치는 영향 ... 7
• [8] 회전하는 전기-자기 Kerr-Newman 블랙홀에서 전하와 자기 쌍생성 ... 7
• [9] 시간 의존 단진자에서 Ermakov-Pinney 해의 구성 ... 7
• [10] Polon을 이용한 Schwinger 효과와 Stokes 현상의 기원 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 12