Aspectos fuera del equilibrio en la física del efecto Casimir - Rubio López, Adrián Ezequiel (2015)
El objetivo principal de esta Tesis está centrado en el estudio de las fluctuacionescuánticas de vacío y en particular del efecto Casimir para situaciones fuera del equilibrio. Para ello, en el presente trabajo se combinan, básicamente, dos métodos funcionalesde gran poder: por una parte, se utiliza el formalismo de integrales decamino temporal cerrado (ó CTP de sus siglas en inglés) para el estudio de la evolución temporal de valores medios cuánticos; mientras que por otro lado, se incorpora el formalismo de la funcional de influencia de Feynman y Vernon como herramienta fundamental para el tratamientode la dinámica de sistemas cuánticos abiertos. En una primera parte, se analizó una de las posibles formas de abordar el efecto Casimir en medios disipativos en un régimen estacionario y de equilibrio térmico, medianteun formalismo de cuantización canónica en el estado estacionario. En este punto, discutimos los posibles modelos físicos de permitividad de los medios materiales,conectando natural y necesariamente la teoría del movimiento Brownianocuántico al problema de la fuerza de Casimir con medios materiales reales. Luego, y como modelo más cercano al que representa el interés de la tesis, planteamosun problema de condiciones iniciales para un campo escalar en interaccióncon grados de libertad que representan a las principales propiedades de la materia. En este modelo,obtuvimos el régimen estacionario como el límite de tiempos largos, lo que nos llevóa una formulación conceptualmente correcta para la cuantización canónica en el límiteestacionario. Posteriormente, extendimos el enfoque al caso delcampo electromagnético. Logramos resolver las dificultades propias que impone uncampo de gauge de tipo vectorial al momento de cuantizar, y ganamos generalidad en los modelos de medios materiales al poder representar materiales anisótropos (birrefringencia). Finalmente, a partir del formalismo desarrollado y de los modelos planteados, estudiamos el caso del efecto Casimir en su situación más realista:consideramos un campo electromagnético en interaccióncon materia en un contexto fuera del equilibrio. Abordamos el problema de dos placas paralelas semi-infinitas (problema de Lifshitz) de forma completa, estudiando al mismo tiempo varios de sus aspectos termodinámicos. Obtuvimos fórmulas analíticas exactas, demostrando que el estado estacionario de dicho escenariopresenta dos contribuciones para la presión, una asociada a lascondiciones iniciales del campo y la otra asociada a los baños térmicos que actúan de entorno sobre el material de las placas. Al mismo tiempo, la transferencia decalor (estudiada a través del vector de Poynting) presenta sólo una de lascontribuciones, la asociada a los baños térmicos.