title: Evolution of confined quantum fields in curved spacetime
Creators: name: Baez Camargo Aguilar, Ana Lucia
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit eingesperrten Quantenfeldern im Rahmen der Quantenfeldtheorie in gekrümmten Raumzeiten. Wir entwickeln eine Methode zur Beschreibung der Evolution eines eingesperrten Quantenskalarfeldes beeinflusst durch Veränderungen der Hintergrundgeometrie und/oder der einsperrenden Grenzen. Um seine Gültigkeit zu beweisen, wenden wir die Methode auf bekannte Beispiele an, nämlich die kosmologische Erzeugung von Teilchen und den dynamischen Casimireffekt. Darüberhinaus verwenden wir sie für die Untersuchung eines eingesperrten Quantenfeldes, welches durch Gravitationswellen gestört wird. Dies reproduziert und erweitert die Ergebnisse eines Gravitationswellendetektors, der 2014 vorgeschlagen wurde. Abschlieÿend verwenden wir diese Methode, um den dynamischen Casimireffekt unter Präsenz eines abgeschirrmten Skalarfeldes zu untersuchen. Da abgeschirrmte Skalarfelder Kandidaten für dunkle Energie/dunkle Materie sind, gibt es enorme experimentelle Bemühungen, um sie zu finden oder ihre Modellparameter einzuschränken. In dieser Arbeit konzentrieren wir uns auf das Chamäleonmodell als einen bestimmten Typ abgeschirrmter Skalarfelder. Indem wir zeigen, dass die Erzeugung von Teilchen durch die Anwesenheit eines Chamäleonfeldes reduziert wird, schlagen wir eine neue Möglichkeit zur Einschränkung solcher Modelle vor. Durch all diese Anwendungen erweist sich die Methode als nützlich für Untersuchungen relativistischer, eingesperrter Quantensysteme. Diese Methode ist außerdem dazu in der Lage, relevante Effekte auf Quantenfelder über die allgemeine Relativitätstheorie hinaus zu beschreiben. Wir erwarten, dass unsere Methode im wachsenden Forschungsbereich der Quantenfeldtheorie eingesperrter Felder in gekrümmten Raumzeiten ein Standardwerkzeug werden wird.
description: In this thesis, we focus on the study of confined quantum fields within the framework of quantum field theory in curved spacetime. We develop a method to describe the evolution of a confined quantum scalar field affected by changes in the background geometry and/or the confining boundaries. To prove its validity, we implement the method in known examples, namely, cosmological particle creation and the dynamical Casimir effect. Moreover, we also apply it to the study of a confined quantum field perturbed by gravitational waves reproducing and extending the results of a gravitational wave detector proposed in 2014. Finally, we employ this method to study the dynamical Casimir effect in the presence of a screened scalar field. Since screened scalar fields are dark energy/dark matter candidates, there are many experimental efforts to find or constrain them. In this work, we concentrate on one type of screened scalar fields, namely, the chameleon models. By showing that the particle production is reduced due to the presence of a chameleon field, we propose a new direction for constraining these models. With all these applications, the method proves useful for studying relativistic effects on confined quantum systems. Furthermore, this method is able to address relevant effects beyond general relativity on quantum fields. We expect that our method will become a standard tool in the growing research area of quantum field theory in curved spacetimes for confined fields.