黑洞背景下强引力效应的研究

Recently, observable effect in the gravitational field has been the research focus of theoretical physics. The study of gravitational effect plays a very important role in the establishment and development of Einstein's general relativity, and is also very valuable for astronomical observations. With the deepening of theoretical studies and the improvement of accuracy of astronomical observations, an important issue is to seek and study the strong gravitational effects. By the semi-analytical and semi-numerical method, we will solve the motion equation of particles in 4-dimensional and high-dimensional space-time through the Hamilton-Jacobi equation. Based on it, we will study the collisions of massive particles and black hole lensing in the strong gravitational field of the black hole. Furthermore, we will investigate the effect of the physical properties of the black hole on the new strong gravitational effects. These may provide a profound verification of alternative theories of gravity in the strong field regimes, and a method to reveal and discover the physical laws of Planck physics and extra-dimensional physics.

引力场中可观测效应的研究一直是理论物理研究的热点。该研究在广义相对论的建立和发展过程当中具有十分重要的地位，并且在天文观测方面也非常有价值。随着理论研究的深入发展和天文观测水平的提高，目前该领域中一个重要的课题是寻求和研究强引力场中的相关强引力效应。本项目将利用Hamilton-Jacobi方法，半解析半数值地求解粒子在4维和高维时空中的运动方程，并以此为基础研究有静质量的粒子在黑洞的强引力场中的碰撞问题，以及无静质量的光子在黑洞引力场中所产生的强引力透镜效应。同时还将探讨时空结构和黑洞的相关物理性质对这些新强引力效应的影响。该项目的研究将为在强引力场区域检验引力理论的普适性提供相应的理论依据，并有助于揭示和发现Planck能标物理和额外维物理的相关物理规律。

引力场中可观测效应的研究一直是理论物理研究的热点。该研究在广义相对论的建立和发展过程当中具有十分重要的地位，并且在天文观测方面也非常有价值。随着理论研究的深入发展和天文观测水平的提高，目前该领域中一个重要的课题是寻求和研究强引力场中的相关强引力效应。本项目利用Hamilton-Jacobi 方法，研究了有质量和无质量粒子在黑洞背景下的测地运动情况，并以此为基础通过构造天文上的可观测量，研究了黑洞背景下的强引透镜效应和阴影效应，并探讨了天文上对研究结果观测的可行性。另外，在扩展相空间中对黑洞热力学的研究逐渐成为了黑洞物理研究的热点问题之一。本项目借助于普通热力学系统中的物理规律深入研究了黑洞背景时空下的物理相变，得到了小-大黑洞相变中共存曲线的高精度拟合公式，发现了Gauss-Bonnet引力下带电AdS黑洞的三相点。进一步，提出了黑洞分子的假设，研究了系统穿过共存曲线时黑洞各物理性质的变化规律，利用热力学几何的方法探讨了有效黑洞分子之间的可能相互作用力。