NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Quantum effects, anomalies and renormalization in Electrodynamics, Cosmology and Black Holes

Repositori DSpace/Manakin

Valencià Castellano

Inici
Investigació
e-prints
22 - Física
Visualitza element

IMPORTANT: Aquest repositori està en una versió antiga des del 3/12/2023. La nova instal.lació está en https://roderic.uv.es/

Quantum effects, anomalies and renormalization in Electrodynamics, Cosmology and Black Holes

Mostra el registre parcial de l'element

dc.contributor.advisor	Navarro Salas, José
dc.contributor.advisor	Del Río Vega, Adrián
dc.contributor.author	Beltrán Palau, Pau
dc.contributor.other	Departament de Fisica Teòrica	es_ES
dc.date.accessioned	2023-07-07T07:31:48Z
dc.date.available	2023-07-08T04:45:05Z
dc.date.issued	2023	es_ES
dc.date.submitted	05-07-2023	es_ES
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10550/88656
dc.description.abstract	Quantum Field Theory in Curved Spacetimes has proven to be a very useful semiclassical theory for studying physical phenomena that combine gravity and quantum effects. In particular, it predicts that the dynamics of a background gravitational field can spontaneously excite particles out of the quantum vacuum. The process of particle production is of particular importance in the study of the very early universe in Cosmology, and it is the basis of Hawking radiation in black hole physics. Physically, this quantum effect is analogous to the well-known Schwinger effect in quantum electrodynamics. The goal of this Thesis is to study this general phenomenon of particle production, as well as other related fundamental aspects, such as backreaction effects, quantum anomalies, and renormalization techniques. One of the main contributions of this Thesis is the development and transfer of techniques typically used in QFT in curved spacetimes to quantum fields coupled to strong electrodynamics backgrounds. For instance, the study includes the exploration of whether the gravitational anomaly for Weyl fields is also present for electric backgrounds. Moreover, this Thesis also addresses if the fundamental property of the adiabatic invariance of the number of created particles in an expanding universe is maintained in the case of a pure electric background. Finally, the method of adiabatic renormalization, which is particularly useful for quantum fields in expanding universes, is developed here for 4-dimensional Dirac fields that are coupled to a general, electric background. This Thesis also provides relevant contributions in the area of Gravitation. On the one hand, we extend a successful regularization and renormalization method recently communicated in the literature, called pragmatic mode-sum regularization. This method was originally developed for black holes, and in this Thesis we adapted it for expanding universes. On the other hand, the Thesis includes a detailed study of quantum corrections to the Schwarzschild metric, originated from the back-reaction effects of quantum fields living in this black hole background. As we will see in more detail below, the driving argument in the analysis is the conformal anomaly and the assumption of staticity. The geometrical properties and applications of the new (horizonless) spacetime are also analyzed. All these results improve considerably our understanding of the behavior of quantum fields coupled to external gravitational and electromagnetic backgrounds. The role of quantum anomalies has been fundamental to achieve this.	en_US
dc.description.abstract	La Teoria Quàntica de Camps en Espais Corbats ha demostrat ser una teoria semi-clàssica molt útil per a l'estudi de fenòmens físics que combinen gravetat i efectes quàntics. En particular, prediu que la dinàmica d'un camp gravitacional de fons pot excitar espontàniament partícules a partir del buit quàntic. El procés de producció de partícules té una importància especial en l'estudi de l'univers primerenc en cosmologia i és la base de la radiació de Hawking en la física dels forats negres. Físicament, aquest efecte quàntic és anàleg a l'efecte Schwinger ben conegut en l'electrodinàmica quàntica. L'objectiu d'aquesta Tesi és estudiar aquest fenomen general de producció de partícules, així com altres aspectes fonamentals relacionats, com ara els efectes de “backreaction”, les anomalies quàntiques i les tècniques de renormalització. Una de les principals contribucions d'aquesta Tesi és el desenvolupament i la transferència de tècniques típicament utilitzades en la Teoria Quàntica de Camps en Espais Corbats a camps quàntics acoblats a “backgrounds” electromagnètics intensos. Per exemple, l'estudi inclou l'exploració de si l'anomalia gravitatòria per a camps de Weyl també està present en “backgrounds” elèctrics. A més, aquesta Tesi aborda si la propietat d’invariància adiabàtica del nombre de partícules creades en un univers en expansió es manté en el cas d'un background purament electromagnètic. Finalment, el mètode de renormalització adiabàtica, particularment útil per a camps quàntics en universos en expansió, es desenvolupa aquí per a camps de Dirac de 4 dimensions que estan acoblats a un background elèctric general. Aquesta Tesi també proporciona contribucions rellevants en l'àrea de la Gravitació. D'una banda, ampliem un mètode de regularització i renormalització reeixit que s'ha proposat recentment en la literatura, anomenat “pragmatic mode-sum method”. Aquest mètode es va desenvolupar originalment per a forats negres, i en aquesta Tesi l'hem adaptat per a universos en expansió. D'altra banda, la Tesi inclou un estudi detallat de les correccions quàntiques a la mètrica de Schwarzschild, originades pels efectes de “backreaction” dels camps quàntics que viuen en aquest “background”. L’argument conductor en l'anàlisi és l'anomalia conforme i la suposició d'estaticitat. També s'analitzen les propietats geomètriques i les aplicacions del nou espai-temps (sense horitzó). Tots aquests resultats milloren considerablement la nostra comprensió del comportament dels camps quàntics acoblats a “backgrounds” gravitacionals i electromagnètics externs. El paper de les anomalies quàntiques ha estat fonamental per aconseguir-ho.	es_ES
dc.format.extent	213 p.	es_ES
dc.language.iso	en	es_ES
dc.subject	quantum	es_ES
dc.subject	quantum field theory	es_ES
dc.subject	curved space	es_ES
dc.subject	renormalization	es_ES
dc.subject	anomalies	es_ES
dc.subject	black holes	es_ES
dc.subject	semi-classic	es_ES
dc.title	Quantum effects, anomalies and renormalization in Electrodynamics, Cosmology and Black Holes	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::FÍSICA	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES
dc.rights.accessRights	open access	es_ES