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Fricción cuántica: disipación inducida por las fluctuaciones de vacío
María Belén Farias Fernando Lombardo
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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
En este trabajo estudiamos las manifestaciones macroscópicas de las fluctuaciones cuánticas de vacío, en particular el efecto conocido como la fricción de Casimir, o fricción cuántica. Este fenómeno se produce cuando dos cuerpos son puestos en movimiento relativo (incluso a velocidad constante), y se observa una fuerza disipativa actuando en sentido contrario al movimiento. Este efecto, al igual que el caso más estudiado de la fuerza atractiva entre dos placas neutras conocido como Efecto Casimir, es el resultado de una interacción efectiva entre los dos cuerpos, mediada por el campo electromagnético uctuante, que está presente aun cuando los cuerpos son eléctricamente neutros y no están en contacto (por esta razón, a la fricción cuántica también se la denomina fricción sin contacto). A lo largo de esta tesis analizamos dichos efectos disipativos en distintos sistemas. En primer lugar consideramos el caso más simple en el que el campo de vacío es un campo escalar no masivo y luego extendemos nuestros cálculos al caso más realista en el que el campo de vacío es un campo de Maxwell no masivo. En cuanto a la geometría del sistema, consideramos el caso de dos placas semi-infinitas, dos placas de espesor infinitesimal (en ambos casos con velocidad relativa paralela a los planos), y un átomo frente a una placa dieléctrica moviéndose paralelo a la misma. Muchos de nuestros resultados están expresados en función de las características del material que conforma las placas (o el átomo), por ejemplo su permitividad eléctrica є. Estudiamos con detalle algunos modelos específicos: el caso de un modelo microscópico en el que el material está descripto por un contínuo de osciladores armónicos desacoplados de frecuencia fija, y el caso de dos placas de materiales de Dirac bidimensionales (materiales cuyas excitaciones de baja energía se comportan como fermiones de Dirac), particularmente el grafeno. Desarrollamos un formalismo funcional para la descripción de la fricción cuántica, donde nuestro principal objeto de estudio es la acción efectiva in-out, cuya parte imaginaria da cuenta de los efectos disipativos del sistema. Calculamos la parte imaginaria de la acción efectiva in-out y encontramos que es no nula en un rango no despreciable de velocidades, encontrando la existencia de un umbral que depende de las magnitudes características del sistema, a partir del cual comienza a haber disipación. Para el caso de las dos placas conformadas por osciladores armónicos desacoplados, calculamos además la acción efectiva CTP (Closed Time Path) o in-in, la que nos permite obtener explícitamente el cuadritensor energía-momento y por lo tanto la fuerza de fricción. En el caso de la partícula frente al plano, estudiamos además la decoherencia del grado de libertad interno de la partícula, encontrando que la presencia de la placa y el movimiento relativo aumenta los efectos de decoherencia propios del vacío, volviéndolos potenicalmente detectables experimentalmente. Paralelamente, estudiamos el problema de un átomo ubicado frente a una placa dieléctrica semi-infinita, moviéndose con velocidad constante pero en una dirección arbitraria (acercándose al plano y con una componente paralela al mismo). Con las herramientas de la teoría de perturbaciones dependientes del tiempo de la mecánica cuántica, calculamos la fuerza de fricción actuante sobre el átomo.Palabras clave – provistas por el repositorio digital
EFECTO CASIMIR; TEORIA CUANTICA DE CAMPOS; FRICCION CUANTICA; INTEGRALES FUNCIONALES; DECOHERENCIA; CASIMIR EFFECT; QUANTUM FIELD THEORY; QUANTUM FRICTION; FUNCTIONAL METHODS; DECOHERENCE
Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 2017 | Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) |
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Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
2017-03-28
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