物理與材料科學學院教師劉航博士與巴西圣保羅大學合作者在Physical Review D上發表論文“Massive scalar perturbations and quasiresonance of a rotating black hole in analog gravity”。該論文研究了一種類比引力模型中的旋轉黑洞在有質量標量場擾動下的動力學行為以及準共振現象。
黑洞物理一直是理論物理研究的前沿領域。但是由于對黑洞的觀測研究極其困難，所以長久以來人們幾乎只能被限制在黑洞的理論研究中，雖然近幾年的事件視界望遠鏡和引力波探測項目提供了一些有限的觀測數據?；诖?，人們發展出了一套實驗室中構建類比黑洞的方法，希望通過類比黑洞的研究來幫助我們理解真實的黑洞物理，從而促進我們對廣義相對論、彎曲時空量子場論以及其他引力理論的理解。二維光子流體是近年來廣受關注一種類比引力方案，該方案下能生成一類旋轉黑洞。在這篇論文中，我們拓展了之前的研究范圍，探討了該類比旋轉黑洞在有質量標量場擾動下的動力學性質，分析了標量場質量對擾動場似正規模頻率的影響，并且確認了質量的引入也不會破壞黑洞的穩定性。另一方面，我們發現了賦予標量場質量后帶來的黑洞準共振（quasi-resonance）現象。準共振是一類比較特殊的似正規模，其頻譜的虛部接近于零，這意味著這類擾動場衰減速度極慢，可以存在任意長時間。黑洞準共振模式的出現明顯的延長了擾動場的生存時間，為實驗室中研究這類黑洞的動力學性質帶來了極大便利。
該工作近期被Physical Review D接收發表。天津師范大學物理學院劉航博士為論文第一作者兼通訊作者，天津師范大學為第一單位。該成果得到了國家自然科學基金青年項目（No.12305071）的支持。
論文鏈接：
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.110.104058
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