Stochastic particle creation: from the dynamical Casimir effect to cosmology

We study a stochastic version of the dynamical Casimir effect, computing the particle creation inside a cavity produced by a random motion of one of its walls. We first present a calculation perturbative in the amplitude of the motion. We compare the stochastic particle creation with the deterministic counterpart. Then we go beyond the perturbative evaluation using a stochastic version of the multiple scale analysis, that takes into account stochastic parametric resonance. We stress the relevance of the coupling between the different modes induced by the stochastic motion. In the single-mode approximation, the equations are formally analogous to those that describe the stochastic particle creation in a cosmological context, that we rederive using multiple scale analysis.Comment: 23 pages, no figure

Teoria de campos de backgrounds no triviales: efectos semiclásicos

En este trabajo se estudiaron distintos aspectos de las teorías de campos en fondos no triviales, teniendo como objetivo el análisis del efecto Casimir en presencia de medios no homogéneos, con la mirada puesta en el estudio de las divergencias que la teoría presenta en medios discontinuos y en la validez del llamado principio de trabajos virtuales. Se utilizó un campo escalar con masa variable como modelo simplificado para el estudio de las fluctuaciones del vacío del campo electromagnético en presencia de medios no homogéneos, con la masa jugando el papel de la permeabilidad/permitividad. Utilizando técnicas de la teoría cuántica de campos en espacios curvos, se obtuvieron las divergencias esperadas para los valores medios ⟨ϕ"2⟩ y ⟨T_μν⟩ en la teoría escalar. Se calcularon estos valores medios perturbativamente en potencias de la masa. Se obtuvieron expresiones formales válidas a todo orden y luego se estudiaron en detalle el primer y segundo orden del desarrollo. Se aislaron las divergencias obtenidas por regularización dimensional y se evaluaron las partes finitas. Con el desarrollo para ⟨T_μν⟩ se obtuvo la energía orden a orden, y se calculó la fuerza entre regiones con distinta masa al orden más bajo no trivial. La fuerza se obtuvo como la derivada de la energía respecto a la posición de los cuerpos interactuantes, y la consistencia de este resultado con la presión sobre los cuerpos debido al campo es lo que en la bibliografía se conoce como principio de trabajos virtuales. Se demostró el principio de trabajos virtuales para una configuración general y a todo orden para esta teoría. Finalmente se reobtuvieron algunos resultados utilizando el formalismo de la acción efectiva, y se mostró como generalizarlos al caso en que los backgrounds dependen del tiempo. En este caso, se vuelve imprescindible utilizar el formalismo de Schwinger-Keldysh o de camino temporal cerrado

Stochastic Particle Creation: From the Dynamical Casimir Effect to Cosmology

We study a stochastic version of the dynamical Casimir effect, computing the particle creation inside a cavity produced by a random motion of one of its walls. We first present a calculation perturbative in the amplitude of the motion. We compare the stochastic particle creation with the deterministic counterpart. Then, we go beyond the perturbative evaluation using a stochastic version of the multiple scale analysis, that takes into account stochastic parametric resonance. We stress the relevance of the coupling between the different modes induced by the stochastic motion. In the single-mode approximation, the equations are formally analogous to those that describe the stochastic particle creation in a cosmological context, that we rederive using multiple scale analysis

Stochastic Particle Creation: From the Dynamical Casimir Effect to Cosmology

We study a stochastic version of the dynamical Casimir effect, computing the particle creation inside a cavity produced by a random motion of one of its walls. We first present a calculation perturbative in the amplitude of the motion. We compare the stochastic particle creation with the deterministic counterpart. Then, we go beyond the perturbative evaluation using a stochastic version of the multiple scale analysis, that takes into account stochastic parametric resonance. We stress the relevance of the coupling between the different modes induced by the stochastic motion. In the single-mode approximation, the equations are formally analogous to those that describe the stochastic particle creation in a cosmological context, that we rederive using multiple scale analysis.Fil: Mantiñan, Matías. University of Chicago; Estados UnidosFil: 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; ArgentinaFil: Trombetta, Leonardo Giuliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin