Title (eng)
Mathur's inequality and the black hole information paradox
Parallel title (deu)
Mathurs Ungleichung und das Informationsparadoxon schwarzer Löcher
Author
Ferdinand Horvath
Advisor
Helmut Rumpf
Assessor
Helmut Rumpf
Abstract (deu)
Diese Arbeit befasst sich mit einer denkbaren Lösung des Informationsparadoxons schwarzer Löcher. Dieses entsteht, da schwarze Löcher vermutlich durch die Emission von Hawking-Strahlung verdampfen. In der üblichen Beschreibung dieses Prozesses wird ein reiner anfänglicher Zustand mit voller Information über emittierte Teilchen und solche im Inneren des Loches angenommen. Sobald aber ein schwarzes Loch vollständig verdampft ist, geht Information verloren. Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht in der Annahme, dass Information in Störungen des Hawking-Spektrums gespeichert sein könnte. Samir Mathur jedoch hat eine Ungleichung aufgestellt, die ein derartiges Entweichen von Information aus einem schwarzen Loch ausschließen sollte. In der vorliegenden Arbeit wird diese Ungleichung detailliert untersucht sowie gezeigt, dass sie auf unglaubhaften Annahmen beruht. Dazu stellen wir zunächst aus der Literatur eine umfassende und eingehende Herleitung des Zustandes zusammen, in dem Hawking-Strahlung emittiet wird. Ein tiefergehendes Verständnis von Hawking-Strahlung erlaubt uns dann, Mathurs Ungleichung anzufechten und seine Rechnung mit geeigneteren Annahmen zu wiederholen. Wir behandeln insbesondere Mathurs Methode, Teilchenentstehung in der Verdampfung schwarzer Löcher zu modellieren, stellen deren Mängel dar und schlagen ein neues Modell vor. Schließlich zeigen wir, dass bei Verwendung dieses neuen Ansatzes das Entweichen von Information durch Störungen im Hawking-Spektrum prinzipiell durchaus möglich ist.
Abstract (eng)
This work concerns itself with one conceivable solution to the black hole information paradox. This paradox arises because black holes presumably evaporate through the emission of Hawking radiation. While the standard theory assumes a pure initial state and hence full information about the particles in the hole and those emitted, information is lost once the hole has evaporated completely. One way to solve this paradox is the encoding of information in perturbations of the Hawking spectrum. Samir Mathur proposed an inequality meant to preclude such leaking of information from a black hole. We investigate this inequality in detail and show that it is based on implausible assumptions. To this end, we first assemble the literature into a comprehensive and complete derivation of the state in which Hawking radiation is produced. This detailed understanding of Hawking radiation allows us to criticize Mathur's inequality and repeat his calculation with more adequate assumptions. Specifically, we examine his model of particle creation in black hole evaporation, discuss its shortcomings and propose a different model. Finally, we show that when using this approach, it is in principle possible for information to escape a black hole through perturbations of the Hawking spectrum.
Keywords (eng)
Information paradoxPage curveSamir Mathur
Keywords (deu)
InformationsparadoxonPage-KurveSamir Mathur
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1331796
rdau:P60550 (deu)
55 Seiten : Illustrationen
Number of pages
81
Association (deu)
Title (eng)
Mathur's inequality and the black hole information paradox
Parallel title (deu)
Mathurs Ungleichung und das Informationsparadoxon schwarzer Löcher
Author
Ferdinand Horvath
Abstract (deu)
Diese Arbeit befasst sich mit einer denkbaren Lösung des Informationsparadoxons schwarzer Löcher. Dieses entsteht, da schwarze Löcher vermutlich durch die Emission von Hawking-Strahlung verdampfen. In der üblichen Beschreibung dieses Prozesses wird ein reiner anfänglicher Zustand mit voller Information über emittierte Teilchen und solche im Inneren des Loches angenommen. Sobald aber ein schwarzes Loch vollständig verdampft ist, geht Information verloren. Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht in der Annahme, dass Information in Störungen des Hawking-Spektrums gespeichert sein könnte. Samir Mathur jedoch hat eine Ungleichung aufgestellt, die ein derartiges Entweichen von Information aus einem schwarzen Loch ausschließen sollte. In der vorliegenden Arbeit wird diese Ungleichung detailliert untersucht sowie gezeigt, dass sie auf unglaubhaften Annahmen beruht. Dazu stellen wir zunächst aus der Literatur eine umfassende und eingehende Herleitung des Zustandes zusammen, in dem Hawking-Strahlung emittiet wird. Ein tiefergehendes Verständnis von Hawking-Strahlung erlaubt uns dann, Mathurs Ungleichung anzufechten und seine Rechnung mit geeigneteren Annahmen zu wiederholen. Wir behandeln insbesondere Mathurs Methode, Teilchenentstehung in der Verdampfung schwarzer Löcher zu modellieren, stellen deren Mängel dar und schlagen ein neues Modell vor. Schließlich zeigen wir, dass bei Verwendung dieses neuen Ansatzes das Entweichen von Information durch Störungen im Hawking-Spektrum prinzipiell durchaus möglich ist.
Abstract (eng)
This work concerns itself with one conceivable solution to the black hole information paradox. This paradox arises because black holes presumably evaporate through the emission of Hawking radiation. While the standard theory assumes a pure initial state and hence full information about the particles in the hole and those emitted, information is lost once the hole has evaporated completely. One way to solve this paradox is the encoding of information in perturbations of the Hawking spectrum. Samir Mathur proposed an inequality meant to preclude such leaking of information from a black hole. We investigate this inequality in detail and show that it is based on implausible assumptions. To this end, we first assemble the literature into a comprehensive and complete derivation of the state in which Hawking radiation is produced. This detailed understanding of Hawking radiation allows us to criticize Mathur's inequality and repeat his calculation with more adequate assumptions. Specifically, we examine his model of particle creation in black hole evaporation, discuss its shortcomings and propose a different model. Finally, we show that when using this approach, it is in principle possible for information to escape a black hole through perturbations of the Hawking spectrum.
Keywords (eng)
Information paradoxPage curveSamir Mathur
Keywords (deu)
InformationsparadoxonPage-KurveSamir Mathur
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1331797
Number of pages
81
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