Fernández García, Aitor (2023) Fricción cuántica para un átomo en presencia de una superficie / Quantum friction for an atom in the presence of a surface. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 641Kb |
Resumen en español
Imponer condiciones de contorno a los campos cuánticos puede dar lugar a fenómenos observables a escala macroscópica. Uno de estos fenómenos es la Fricción Cuántica o Fricción de Casimir, efecto disipativo que ocurre cuando dos objetos neutros se desplazan lateralmente con velocidad relativa constante. En esta tesis, estudiamos el fenómeno de fricción cuántica para un sistema formado por un átomo, cuya trayectoria está determinada de forma externa, y una superficie bidimensional. Analizaremos distintos casos para la superficie: un espejo imperfecto y plano, una lámina de grafeno, y un espejo imperfecto con curvatura. Los resultados obtenidos son, como era de esperar, que la probabilidad de que ocurra este fenómeno disminuye con la distancia entre la superficie y el átomo, y aumenta con la velocidad a la que este se mueve. Además, aparece un umbral que la velocidad del átomo debe superar para que ocurra el proceso. En el caso del espejo imperfecto, la velocidad umbral corresponde a la velocidad de propagación de las ondas en tal medio. Para el grafeno, la velocidad del átomo debe superar la velocidad de Fermi en el grafeno, vF ≈ 0, 003c.
Resumen en inglés
Imposing boundary conditions to quantum fields may cause observable macroscopic phenomena. One of these phenomena is Quantum Friction or Casimir Friction, a dissipative effect that takes place when two neutral objects slide laterally with constant relative speed. In this thesis, we study quantum friction for a system made up of an atom, whose trajectory is externally driven, and a two-dimensional surface. We will analyze different cases for the surface: an imperfect flat mirror, a graphene sheet, and an imperfect curved mirror. The results obtained are, as expected, that the probability of this process occurring decreases with the distance between the surface and the atom, and increases with its speed. Furthermore, there is a threshold that the speed of the atom must overcome for this process to happen. When the surface is an imperfect mirror, the threshold speed corresponds to the speed of propagation of waves in the medium. For the graphene, the speed that the atom must overcome is the Fermi velocity in the graphene, vF ≈ 0, 003c.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Casimir effect; Efecto casimir; Atoms; Átomos; [Quantum friction; Fricción cuántica; Vacuum fluctuations; Fluctuaciones de vacío] |
| Referencias: | 1. H. B. G. Casimir, «On the Attraction Between Two Perfectly Conducting Plates», Indag. Math. 10, 261-263 (1948). 2. S. K. Lamoreaux, «Demonstration of the Casimir Force in the 0.6 to 6μm Range», Phys. Rev. Lett. 78, 5-8 (1997). 3. U. Mohideen y A. Roy, «Precision Measurement of the Casimir Force from 0.1 to 0,9μm», Phys. Rev. Lett. 81, 4549-4552 (1998). 4. V. Dodonov, «Fifty Years of the Dynamical Casimir Effect», Physics 2, 67-104 (2020). 5. G. Plunien, B. Müller y W. Greiner, «The Casimir effect», Physics Reports 134, 87-193 (1986). 6. J. Zinn-Justin, Path Integrals in Quantum Mechanics, 1.a ed., Oxford Graduate Texts (OUP Oxford, 2010). 7. M. E. Peskin y D. V. Schroeder, An Introduction to quantum field theory (Addison-Wesley, Reading, USA, 1995). 8.B. Hatfield, Quantum Field Theory of Point Particles and String, 1.a ed., Frontiers in Physics (Perseus, 1992). 9. J. Zinn-Justin, Quantum Field Theory and Critical Phenomena, 3.a ed., The International Series of Monographs on Physics (Book 32) (Oxford University Press, 1996). 10. M. B. Farı́as, C. D. Fosco, F. C. Lombardo y F. D. Mazzitelli, «Motion induced radiation and quantum friction for a moving atom», Physical Review D 100, 036013 (2019). 11. A. Fernández y C. D. Fosco, Spatial dependence of quantum friction amplitudes in a scalar model, 2022. 12L. Viotti, M. Belén Farı́as, P. I. Villar y F. C. Lombardo, «Thermal corrections to quantum friction and decoherence: A closed-time-path approach to atom-surface interaction», Phys. Rev. D 99, 105005 (2019). 13. C. D. Fosco, F. C. Lombardo y F. D. Mazzitelli, «Motion induced excitation and radiation from an atom facing a mirror», Phys. Rev. D 105, 045019 (2022). 14. J. B. Pendry, «Shearing the vacuum - quantum friction», Journal of Physics: Condensed Matter 9, 10301 (1997). 15. M. Belén Farı́as, C. D. Fosco, F. C. Lombardo, F. D. Mazzitelli y A. E. Rubio López, «Functional approach to quantum friction: Effective action and dissipative force», Phys. Rev. D 91, 105020 (2015). 16. C. D. Fosco, F. C. Lombardo y F. D. Mazzitelli, «Motion-Induced Radiation Due to an Atom in the Presence of a Graphene Plane», Universe 7, 158 (2021). 17. M. Bordag, G. L. Klimchitskaya, V. M. Mostepanenko y V. M. Petrov, «Quantum field theoretical description for the reflectivity of graphene», Phys. Rev. D 91, 045037 (2015). 18. A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov y A. K. Geim, «The electronic properties of graphene», Rev. Mod. Phys. 81, 109-162 (2009). 19. V. Hnizdo, «Comment on ‘Electromagnetic force on a moving dipole’», European Journal of Physics 33, L3 (2011). 20. L. Parker y D. Toms, Quantum Field Theory in Curved Spacetime: Quantized Fields and Gravity, Cambridge Monographs on Mathematical Physics (Cambridge University Press, 2009). |
| Materias: | Física > Física de superficie |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Sistemas complejos y altas energías > Partículas y campos |
| Código ID: | 1180 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 07 Aug 2023 15:48 |
| Última Modificación: | 07 Aug 2023 15:48 |
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