Functional bosonization of a Dirac field in 2 + 1 dimensions, in the presence of a boundary

We apply the functional bosonization procedure to a massive Dirac field defined on a 2+1 dimensional spacetime which has a non-trivial boundary. We find the form of the bosonized current both for the bulk and boundary modes, showing that the gauge field in the bosonized theory contains a perfect-conductor boundary condition on the worldsheet spanned by the boundary. We find the bosonized action for the corresponding boundary modes.Fil: Fosco, Cesar Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Schaposnik, Fidel Arturo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentin

Chiral anomaly, induced current, and vacuum polarization tensor for a Dirac field in the presence of a defect

We evaluate the vacuum polarization tensor (VPT) for a massless Dirac field in 1+1 and 3+1 dimensions, in the presence of a particular kind of defect, which in a special limit imposes bag boundary conditions. We also show that the chiral anomaly in the presence of such a defect is the same as when no defects are present, both in 1+1 and 3+1 dimensions. This implies that the induced vacuum current in 1+1 dimensions due to the lowest order VPT is exact.Fil: Fosco, Cesar Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Silva, A.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentin

Dynamical Casimir effect from fermions in an oscillating bag in 1+1 dimensions

We evaluate dissipative effects for a system consisting of a massive Dirac field confined between two walls, one of them oscillating, in 1+1 dimensions. In the model that we consider, a dimensionless parameter characterizing each wall is tuned so that bag-boundary conditions are attained for a particular value. We present explicit results for the probability of creating a fermion pair, and relate the total probability to the imaginary part of the effective action.Fil: Fosco, Cesar Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Hansen, Guillermo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin

Casimir energy due to inhomogeneous thin plates

We study the Casimir energy due to a quantum real scalar field coupled to two planar, infinite, zerowidth, parallel mirrors with nonhomogeneous properties. These properties are represented, in the model we use, by scalar functions defined on each mirror’s plane. Using the Gelfand-Yaglom’s theorem, we construct a Lifshitz-like formula for the Casimir energy of such a system. Then we use it to evaluate the energy perturbatively, for the case of almost constant scalar functions, and also implementing a derivative expansion, under the assumption that the spatial dependence of the properties is sufficiently smooth. We point out that, in some particular cases, the Casimir interaction energy for nonplanar perfect mirrors can be reproduced by inhomogeneities on planar mirrors.Fil: Fosco, Cesar Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; ArgentinaFil: Mazzitelli, Francisco Diego. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; Argentin

Motion-induced radiation due to an atom in the presence of a graphene plane

We study the motion-induced radiation due to the non-relativistic motion of an atom, coupled to the vacuum electromagnetic field by an electric dipole term, in the presence of a static graphene plate. After computing the probability of emission for an accelerated atom in empty space, we evaluate the corrections due to the presence of the plate. We show that the effect of the plate is to increase the probability of emission when the atom is near the plate and oscillates along a direction perpendicular to it. On the contrary, for parallel oscillations, there is a suppression. We also evaluate the quantum friction on an atom moving at constant velocity parallel to the plate. We show that there is a threshold for quantum friction: friction occurs only when the velocity of the atom is larger than the Fermi velocity of the electrons in graphene.Fil: Fosco, Cesar Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Lombardo, Fernando Cesar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mazzitelli, Francisco Diego. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin

Motion induced excitation and radiation from an atom facing a mirror

We study quantum dissipative effects due to the nonrelativistic, bounded, accelerated motion of a single neutral atom in the presence of a planar perfect mirror, i.e., a perfect conductor at all frequencies. We consider a simplified model whereby a moving “scalar atom” is coupled to a quantum real scalar field, subjected to either Dirichlet or Neumann boundary conditions on the plane. We use an expansion in powers of the departure of the atom with respect to a static average position to compute the vacuum persistence amplitude and the resulting vacuum decay probability. We evaluate transition amplitudes corresponding to the excitation of the atom plus the emission of a particle, and show explicitly that the vacuum decay probabilities match the results obtained by integrating the transition amplitudes over the directions of the emitted particle. We also compute the spontaneous emission rate of an oscillating atom that is initially in an excited state.Fil: Fosco, Cesar Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Lombardo, Fernando Cesar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Grupo de Física Teórica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mazzitelli, Francisco Diego. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin

Fluctuations and entanglement entropy in quantum field theory

El objetivo general de este proyecto es estudiar las consecuencias de las fluctuaciones cuánticas en sistemas con muchos grados de libertad, descriptos por teorías de campos. Estos sistemas son relevantes en física de altas energías y materia condensada. Abordaremos dos líneas complementarias de trabajo: el efecto Casimir y la entropía de entrelazamiento. El efecto Casimir surge al experimentar el campo la existencia de una geometría no trivial, tal como la debida a cavidades o paredes, y resulta de interés, por ejemplo, en nanotecnología. Estudiaremos propiedades detalladas de las fuerzas de Casimir, en particular las correspondientes a interacciones superficie-átomo (Casimir-Polder), y los efectos correspondientes a la fricción cuántica. Por otro lado, la entropía de entrelazamiento también surge al introducir una superficie en el sistema -- una región virtual a través de la cual las interacciones generan pares entrelazados. La introducción de ideas de entrelazamiento y, más en general, de métodos de información cuántica, ha revelado resultados sorprendentes tanto en teorías de campos, como en materia condensada y en gravedad. Avanzaremos en la comprensión de sistemas cuánticos complejos mediante el uso de conceptos y herramientas de teoría de la información, enfocándonos en la irreversibilidad en teoría de campos y en la información cuántica de sistemas correlacionados. Las dos grandes líneas de investigación propuestas -- efecto Casimir y entropía de entrelazamiento -- comparten varios conceptos y técnicas, y esperamos que su análisis en un marco común de lugar a novedosos enfoques y resultados en estas áreas de la física.The main goal of this project is to study the consequences of quantum fluctuations in systems with many degrees of freedom, which are described by field theories. These systems are relevant in high energy and condensed matter physics. Within this context, we shall approach two complementary lines of work, namely, the Casimir effect and entanglement entropy.The Casimir effect arises when the field is subject to the existence of a non-trivial geometry, such as that due to cavities or walls, and it becomes of practical interest, for example, in nanotechnology. We will study detailed properties of Casimir forces, in particular those corresponding to surface-atom interactions (Casimir-Polder), and the effects corresponding to quantum friction. On the other hand, entanglement entropy also arises by introducing a surface into the system - a virtual region which generates interlaced pairs. The introduction of ideas of entanglement and, more generally, of quantum information methods, has revealed surprising results in field theories, condensed matter, and gravity. We want to advance in the understanding of complex quantum systems through the use of concepts and tools of information theory, focusing on irreversibility in field theory and in the quantum information of correlated systems. The two main lines of research proposed - Casimir effect and entanglement entropy - share several concepts and techniques, and we hope that their analysis in a common framework will lead to novel approaches and results in both areas of physics

Quantum effects due to a moving Dirichlet point

We study quantum effects induced by a pointlike object that imposes Dirichlet boundary conditions along its worldline, on a real scalar field φ in 1, 2, and 3 spatial dimensions. The boundary conditions result from the strong coupling limit of a term quadratic in the field and localized on the particle's trajectory. We discuss the renormalization issues that appear and evaluate the effective action. Special attention is paid to the case of two spatial dimensions where the coupling constant is adimensional.Fil: Fosco, Cesar Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Junior, D. R.. Universidade Federal Fluminense; BrasilFil: Oxman, L. E.. Universidade Federal Fluminense; Brasi

Vacuum fluctuation effects due to an Abelian gauge field in 2 + 1 dimensions, in the presence of moving mirrors

We study the Dynamical Casimir Effect (DCE) due to an Abelian gauge field in 2+1 dimensions, in the presence of semitransparent, zero-width mirrors, which may move or deform in a time-dependent way. We obtain general expressions for the probability of motion-induced pair creation, which we render in a more explicit form, for some relevant states of motion.Fil: Fosco, Cesar Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Remaggi, María Laura. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza; ArgentinaFil: Rodríguez, María Cristina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin

Making sense of singular gauge transformations in (1+1) and (2+1) fermion models

We study the problem of decoupling fermion fields in 1+1 and 2+1 dimensions, in interaction with a gauge field, by performing local transformations of the fermions in the functional integral. This could always be done if singular (large) gauge transformations were allowed, since any gauge field configuration may be represented as a singular pure gauge field. However, the effect of a singular gauge transformation of the fermions is equivalent to the one of a regular transformation with a non-trivial action on the spinorial indices. For example, in the two dimensional case, singular gauge transformations lead naturally to chiral transformations, and hence to the usual decoupling mechanism based on Fujikawa Jacobians. In 2+1 dimensions, using the same procedure, different transformations emerge, which also give rise to Fujikawa Jacobians. We apply this idea to obtain the v.e.v of the fermionic current in a background field, in terms of the Jacobian for an infinitesimal decoupling transformation, finding the parity violating result.Facultad de Ciencias Exacta