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Tipo: Tese
Título: Aspectos do vácuo escalar em coordenadas generalizadas: estudo do efeito Casimir e efeito Unruh
Autor(es): Lima, Augusto Plácido Cavalcante Melo de
Orientador: Alencar Filho, Geová Maciel de
Coorientador: Muniz, Célio Rodrigues
Palavras-chave: Teoria quântica de campos;Gravitação;Efeito Casimir;Efeito Unruh
Data do documento: 2020
Citação: Lima, A. P. C. M. Aspectos do vácuo escalar em coordenadas generalizadas: estudo do efeito Casimir e efeito Unruh. 2020. 74 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Resumo: O presente trabalho se propõe a abordar duas discussões acerca da natureza do vácuo quântico quando analisado do ponto de vista de coordenadas gerais e espaço-tempo curvo. Por simplicidade, o modelo usado será o de um campo escalar real e sem massa. A primeira discussão consiste da análise do efeito Casimir em um campo gravitacional fraco, problema que foi abordado previamente na literatura por outros autores. Usando tanto o método canônico quanto o funcional, demonstramos que energia de Casimir obtida numa configuração de placas paralelas com condições de contorno de Dirichlet, não apresenta correção gravitacional em relação ao seu valor no espaço tempo plano até a ordem de [M/R]², tomada como a primeira ordem não trivial em trabalhos anteriores. Mostramos ainda que esse resultado é válido para uma determinada classe mais geral de métricas aproximadas, o que aponta incoerência em alguns resultados prévios da literatura. A segunda discussão aborda a distinguibilidade entre o efeito de termalização do estado de vácuo num referencial de aceleração própria uniforme, o efeito Unruh, e a influência de um banho térmico comum sobre um detector de Unruh-Dewitt. Usando o formalismo de sistema quântico aberto, em particular uma aproximação markoviana da equação mestra para a evolução da densidade de estados do detector, analisamos o efeitos da aceleração e temperatura de fundo no caso onde os dois efeitos estão presentes simultaneamente. Expomos uma abordagem numérica simplificada para obter os estados assintóticos de uma partı́cula e a formação de emaranhamento para duas partı́culas. As curvas obtidas indicam uma pequena assimetria nas dependências dessas grandezas com a temperatura de fundo e aceleração.
Abstract: The present work proposes an approach for two discussions concerning the nature of the quantum vacuum in the perspective of generalized coordinates and curved space-times. For simplicity, we use a real massless scalar field for the models. The first consists of the discussion of the Casimir effect in a weak gravitational field, a problem that has been approached before in the literature by other authors. Using both the canonical and the functional formalism we demonstrate that the Casimir energy obtained for Dirichlet boundary conditions in paralell plates has no gravitational correction to order of [M/R]² , taken as the first non-trivial order in previous works. We show that this result is valid for a wider class of geometries, indicating a discrepancy with these previous results from other authors. The second discussion approaches the distinguishablity of the effects of thermalization of the vacuum in the frame of an accelerated observer, the Unruh effect, and the influence of a common thermal bath on a Unruh-Dewitt detector. Using the formalism of open quantum systems, specifically a markovian approximation of the master equation for the detector’s state density, we annalyze the effects of temperature and acceleration in the case where both effects are simultaneously present. We implement an simplified numerical approach to obtain the assyntotical state density for one accelerated particle and entanglement formation for two particles. The obtained curves indicate a small assimmetry in the dependencies of the two quantities with the background temperature and the acceleration.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/55534
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