Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Compton Amplitude for Rotating Black Hole from QFT

Published 22 Dec 2023 in hep-th and gr-qc | (2312.14913v3)

Abstract: We construct a candidate tree-level gravitational Compton amplitude for a rotating Kerr black hole, for any quantum spin s=0,1/2,1,...,$\infty$, from which we extract the corresponding classical amplitude to all orders in the spin vector $S\mu$. We use multiple insights from massive higher-spin quantum field theory, such as massive gauge invariance and improved behavior in the massless limit. A chiral-field approach is particularly helpful in ensuring correct degrees of freedom, and for writing down compact off-shell interactions for general spin. The simplicity of the interactions is echoed in the structure of the spin-s Compton amplitude, for which we use homogeneous symmetric polynomials of the spin variables. Where possible, we compare to the general-relativity results in the literature, available up to eighth order in spin.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (45)
  1. R. P. Kerr, Phys. Rev. Lett. 11, 237 (1963).
  2. W. D. Goldberger and I. Z. Rothstein, Phys. Rev. D73, 104029 (2006), arXiv:hep-th/0409156 [hep-th] .
  3. R. A. Porto, Phys. Rev. D73, 104031 (2006), arXiv:gr-qc/0511061 [gr-qc] .
  4. M. Levi and J. Steinhoff, JHEP 09, 219 (2015), arXiv:1501.04956 [gr-qc] .
  5. R. A. Porto, Phys. Rept. 633, 1 (2016), arXiv:1601.04914 [hep-th] .
  6. M. Levi, Rept. Prog. Phys. 83, 075901 (2020), arXiv:1807.01699 [hep-th] .
  7. M. V. S. Saketh and J. Vines, Phys. Rev. D 106, 124026 (2022), arXiv:2208.03170 [gr-qc] .
  8. M. Ben-Shahar,   (2023), arXiv:2311.01430 [hep-th] .
  9. T. Scheopner and J. Vines,   (2023), arXiv:2311.18421 [gr-qc] .
  10. J. Vines, Class. Quant. Grav. 35, 084002 (2018), arXiv:1709.06016 [gr-qc] .
  11. E. T. Newman and A. I. Janis, J. Math. Phys. 6, 915 (1965).
  12. D. Kosmopoulos and A. Luna, JHEP 07, 037 (2021), arXiv:2102.10137 [hep-th] .
  13. F. Alessio and P. Di Vecchia, Phys. Lett. B 832, 137258 (2022), arXiv:2203.13272 [hep-th] .
  14. G. Menezes and M. Sergola, JHEP 10, 105 (2022), arXiv:2205.11701 [hep-th] .
  15. Y. F. Bautista, Phys. Rev. D 108, 084036 (2023), arXiv:2304.04287 [hep-th] .
  16. R. Aoude and A. Ochirov, JHEP 12, 103 (2023), arXiv:2307.07504 [hep-th] .
  17. Y. M. Zinoviev,   (2001), arXiv:hep-th/0108192 .
  18. Y. M. Zinoviev, Nucl. Phys. B 770, 83 (2007), arXiv:hep-th/0609170 .
  19. Y. M. Zinoviev, Class. Quant. Grav. 26, 035022 (2009a), arXiv:0805.2226 [hep-th] .
  20. Y. M. Zinoviev, Nucl. Phys. B 821, 431 (2009b), arXiv:0901.3462 [hep-th] .
  21. A. Ochirov and E. Skvortsov, Phys. Rev. Lett. 129, 241601 (2022), arXiv:2207.14597 [hep-th] .
  22. L. Cangemi and P. Pichini, JHEP 06, 167 (2023), arXiv:2207.03947 [hep-th] .
  23. H. S. Chia, Phys. Rev. D 104, 024013 (2021), arXiv:2010.07300 [gr-qc] .
  24. M. M. Ivanov and Z. Zhou, Phys. Rev. Lett. 130, 091403 (2023), arXiv:2209.14324 [hep-th] .
  25. S. A. Teukolsky, Astrophys. J. 185, 635 (1973).
  26. W. H. Press and S. A. Teukolsky, Astrophys. J. 185, 649 (1973).
  27. S. A. Teukolsky and W. H. Press, Astrophys. J. 193, 443 (1974).
  28. M. Fierz and W. Pauli, Proc. Roy. Soc. Lond. A 173, 211 (1939).
  29. L. P. S. Singh and C. R. Hagen, Phys. Rev. D9, 898 (1974a).
  30. L. P. S. Singh and C. R. Hagen, Phys. Rev. D9, 910 (1974b).
  31. K. Johnson and E. C. G. Sudarshan, Annals Phys. 13, 126 (1961).
  32. G. Velo and D. Zwanziger, Phys. Rev. 186, 1337 (1969).
  33. M. Porrati, Phys. Lett. B 304, 77 (1993), arXiv:gr-qc/9301012 .
  34. Y. M. Zinoviev, JHEP 08, 084 (2010), arXiv:1007.0158 [hep-th] .
  35. E. Skvortsov and M. Tsulaia,   (2023), arXiv:2312.08184 [hep-th] .
  36. H. Johansson and A. Ochirov, JHEP 09, 040 (2019), arXiv:1906.12292 [hep-th] .
  37. N. Siemonsen and J. Vines, Phys. Rev. D 101, 064066 (2020), arXiv:1909.07361 [gr-qc] .
  38. R. Aoude and A. Ochirov, JHEP 10, 008 (2021), arXiv:2108.01649 [hep-th] .
  39. P. W. Atkins and J. C. Dobson, Proc. Roy. Soc. Lond. A321, 321 (1971).
  40. J. M. Radcliffe, Journal of Physics A: General Physics 4, 313 (1971).
  41. A. M. Perelomov, Soviet Physics Uspekhi 20, 703 (1977).
  42. R. Kleiss and W. J. Stirling, Phys. Lett. B179, 159 (1986).
  43. S. Dittmaier, Phys. Rev. D59, 016007 (1998), arXiv:hep-ph/9805445 [hep-ph] .
  44. C. Schwinn and S. Weinzierl, JHEP 0505, 006 (2005), arXiv:hep-th/0503015 [hep-th] .
  45. E. Conde and A. Marzolla, JHEP 09, 041 (2016), arXiv:1601.08113 [hep-th] .
Citations (12)
View on Semantic Scholar

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Sign Up to Generate All Videos Subscribe on YouTube

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Sign Up to Generate

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Generate Now

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Sign Up

Tweets

Sign up for free to view the 3 tweets with 1 like about this paper.

Sign Up for Free