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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/44263
Type: | Dissertação |
Title: | Espalhamento eletron-múon na eletrodinâmica quântica com temperatura finita |
Authors: | Araújo, Michelângelo Camões Frost Sousa Costa |
Advisor: | Cavalcante, Roberto Vinhaes Maluf |
Keywords: | Óptica quântica;Eletrodinâmica quântica;Teoria de campos (Física) |
Issue Date: | 2019 |
Citation: | ARAÚJO, M. C. F. S. C. 2019. 85 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | Este trabalho tem por objetivo calcular a seção de choque para o processo de espalhamento elétron-múon na Eletrodinâmica Quântica (QED) à temperatura finita. Inicialmente, nós introduzimos as propriedades básicas da quantização canônica e discutimos o formalismo de interação para as teorias λφ4, Yukawa e QED. As regras de Feynman para a matriz de espalhamento M e, portanto, para a seção de choque são primeiramente avaliadas em temperatura zero. Na segunda parte deste trabalho, os efeitos de temperatura finita passam a ser considerados através do formalismo da Dinâmica de Campos Térmicos (DCT). Este possui como principal característica a construção de um estado de vácuo termal a partir da duplicação dos graus de liberdade do sistema que, por sua vez, gera um espaço de Hilbert dobrado denominado espaço de Hilbert termal. Como consequência imediata, será possível construir um operador U(β), chamado operador transformação de Bogoliubov, que permitirá introduzir operadores térmicos de modo que as técnicas desenvolvidas em temperatura zero possam ser generalizadas facilmente para o caso de temperatura finita. De fato, os propagadores termais para os campos escalar e de Dirac serão avaliados sem muitas dificuldades através de um procedimento bastante análogo ao da Teoria Quântica de Campo (TQC) convencional. O propagador termal do fóton também será calculado, mas através de um procedimento bastante diferente. Como veremos, será possível definir um produto matricial que conduzirá a uma matriz propagadora cujos elementos da diagonal principal são, respectivamente, os propagadores termais do fóton no espaço original e til. As regras de Feynman para a matriz de espalhamento dependente da temperatura M(β) são também avaliadas. Em vista da duplicação dos graus de liberdade do sistema, o formalismo DCT introduzirá novos vértices de interação, para levar em consideração o sistema til, de modo que o número de diagramas de Feynman que contribuem para o espalhamento será dobrado. Por fim, a seção de choque modificada pela temperatura é calculada explicitamente e, através da análise de limites, será concluído que a medida que a temperatura aumenta, as partículas envolvidas se espalham cada vez menos até um determinado valor limite da seção de choque. |
Abstract: | This work aims to evaluate the cross section for the electron-muon scattering process in Quantum Electrodynamics at finite temperature. We’ll initially introduced the basic properties of canonical quantization and discuss the interaction formalism to λφ4, Yukawa and QED theory. The Feynman’s rules to the scattering matrix M and therefore to the cross section are first evaluated at zero temperature. On the second part of this work the thermal effects are to be considered through Thermo Field Dynamics (TFD) formalism. This has as its main feature the constructionofathermalvacuumstatebydoublingthedegreesoffreedomofthesystemwhich in turn generates a duplicate Hilbert space called a thermal Hilbert space. As an immediate consequence, it will be possible to construct a operator U(β), called Bogoliubov transformation operator, which will allow to introduce thermal operators so that the techniques developed at zero temperature can be easily generalized for the finite temperature case. In fact,the thermal propagators for the scalar and Dirac fields will be evaluated without much difficulty through a procedure quite analogous to the conventional Quantum Field Theory (QFT) procedure. The thermal photon propagator will also be calculated, but by a quite different procedure. As we will see, it will be possible to define a matrix product that will lead to a propagating matrix whose elements of the main diagonal are, respectively, the thermal propagators of the photon in the original and tilde space. Feynman’s rules for the temperature-dependent scattering matrix M(β) are also evaluated. In view of the doubling freedom degrees of the system, the DCT formalism will introduce new interaction vertices to take into account the tilde system, so that the number of Feynman diagrams contributing to the scattering will be doubled. Finally, the temperature-modified cross section is explicitly calculated and, through limit analysis, it will be concluded that as the temperature increases, the particles involved spread less and less to a certain limit value of the cross section. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/44263 |
Appears in Collections: | DFI - Dissertações defendidas na UFC |
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