Динамика взаимодействующих квантовых полей во внешних гравитационных и электромагнитных полях

• Автор: Спокойный, Борис Лазаревич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 92 c. : ил

ГЛАВА I. ИНФЛЯЦИЯ И ГЕНЕРАЦИЯ ВОЗМУЩЕНИЙ В ТЕОРИИ ГРАВИТАЦИИ С МИНИМАЛЬНЫМ НАРУШЕНИЕМ МАСШТАБНОЙ ИНВАРИАНТНОСТИ

§ I. Теория гравитации со спонтанно нарушенной

симметрией

§ 2. Рефляция

§ 3. Простейшие обобщения

§ 4. Генерация возмущений I

§ 5. Генерация возмущений П

§ 6. Квантовая теория скалярных возмущений в

синхронной системе отсчета

§ 7. Стадия малых колебаний

Глава II. РОЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ В КОНФОРМНО ПЛОСКИХ ПРОСТРАНСТВАХ

Глава III. РОЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ В ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПОЛЯХ
§ I. Медленно меняющееся электрическое поле
§ 2. Обратное влияние рожденных частиц
§ 3. Электрическое поле, рождающее частищс
тепловым спектром
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
РИСУНКИ

Теория квантовых эффектов в интенсивных внешних полях становится все более актуальной, что связано с прогрессом в области лазерной техники, созданием ускорителей тяжелых ионов, а также с успехами космологии и астрофизики, подтвердившими существование о природе сильных гравитационных полей.
В последние годы большое значение придается космологическим следствиям теорий великого объединения . Было выяснено,
что эти теории могут помочь нам решить многие давно стоящие космологические проблемы, такие как проблема горизонта, плоскостности, изотропии, барионной асимметрии и др. Нескольно лет назад такие вопросы, как отсутствие во Вселенной антивещества, почему она однородная и изотропная, казались почти метафизическими. Типичные ответы были основаны на так называемом антропологическом принципе: утверждалось, что в неоднородной и анизотропной Вселенной не было бы наблюдателя, который мог бы задавать такие вопросы (см., например, [1-2] ). Однако после открытия механизма локальной изотропизации Вселенной за счет рождения частиц [з-4] и особенно после открытия возможного механизма возникновения барионной асимметрии [5-в] стало ясно, что последние достижения в физике элементарных частиц могут дать физические ответы на указанные выше вопросы. Особый интерес к рассматриваемым вопросам возник после важной работы Гуса [э] , который предложил возможное решение проблемы горизонта, плоскостности и монополей за счет экспоненциального расширения Вселенной (инфляции) в переохлажденной симметричной фазе во время фазового перехода в теориях великого объединения. Отметим, что на возможность решения проблемы горизонта за счет промежуточной стадии

экспоненциального расширения указывал советский теоретик Глинер [ю] , а позднее отмечали Глинер и Дымникова [її] и Гуревич[12] еще задолго до Гуса.
Основные черты сценария Гуса заключаются в следующем. В горячей фридмановской Вселенной хиггсовское скалярное поле находится в симметричном состоянии = 0, поэтому есть эффективный космологический член /(0), где V (Ч*) - эффективный потенциал поля ^ . При расширении Вселенной температура падает и, когда Т станет много меньше V(0), происходит переход со степен-

ного расширения на^экспоненциальное: масштабный фактор а.(і)^>Є где Н = (£&&/(0)). Во время экспоненциального расширения (деситтеровской стадии) энергия вакуума остается постоянной. Это значит, что температура, которая возникает при нагреве Вселенной после фазового перехода не зависит от длительности де-сит-теровской стадии, как было отмечено советским теоретиком Линде [ 13 ] . Вцинственный эффект стадии экспоненциального расширения состоит в огромном увеличении масштабного фактора &(■£) в переохлажденной фазе Ч> - О , что делает Вселенную очень плоской после фазового перехода. Гус отметил, что этот эффект может дать естественное объяснение, почему Вселенная в настоящее время почти плоская. Проблема причинной связанности (или горизонта)
решается следующим образом. Область, имеющая первоначально раз
мер ~ Н , причинно связана. После экспоненциального и последующего фридмановского степенного расширения размер этой области будет больше размера современного горизонта І028 см (видимой в
настоящее время области). Поэтому весь наш видимый мир попадает

в эту причинно связанную область, имевшую когда-то размер ~Н . Только за счет фридмановской стадии этого добиться нельзя.
В сценарии Гуса при фазовом переходе происходит туннелиро-

/Ч = - Ч£ /<Р, (5.6)
н= Цыц)(ігУ+ ЯЧЇ'І*). <6-7>
Перепишем (6.7) в координатном представлении:
(?£)*] ‘6.8)
откуда легко получить выражение для обобщенного импульса, со-
/ч#
пряженного полевой переменной
= (1 + 11$) у. (6«9^
Переходя от полевых переменных и к соответствующим операторам, определим для них коммутационные соотношения на гиперповерхности | = = СОЛ^
Сх-х
(6.10)
Г^.Д = зегкГ;]-о.
Нормируя энергию каждой моды на , где сО - частота
моды, и пользуясь (6.7)-(6.8), получим найденный в § 4 нормировочный коэффициент (4.11).