[論文レビュー] QED Conformal Anomaly in External Fields

Lance Labun, Johann Rafelski|arXiv (Cornell University)|Oct 8, 2008

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用数 2

ひとこと要約

本稿は、準定常的外部電磁場下におけるQEDにおける conformal anomaly を調査し、エネルギー運動量テンソルのトレースが量子非線形性に起因することを示している。真空中のフラクチュエーションに起因する、粒子と強磁化された白色矮星の磁場との間の相互作用を導出し、曲がった時空または強い場の背景における新しい量子効果を明らかにした。

ABSTRACT

We study the properties of the trace $\Tmm$ of the QED energy-momentum tensor in the presence of quasi-constant external electromagnetic fields. We exhibit the origin of $\Tmm$ in the quantum nonlinearity of the electromagnetic theory. We obtain the quantum vacuum fluctuation-induced interaction of a particle with the field of a strongly magnetized compact stellar object.

研究の動機と目的

• 外部電磁場下におけるQEDエネルギー運動量テンソルのトレースの起源を理解すること。
• QEDにおける量子非線形性が、どのように conformal anomaly を生成するかを特定すること。
• 強磁化された白色矮星の磁場と粒子との間の真空中のフラクチュエーションに起因する相互作用を計算すること。

提案手法

• 準定常的外部電磁場下におけるQEDエネルギー運動量テンソルのトレースの分析。
• 真空中のフラクチュエーションに起因する寄与を分離するための量子場理論的手法の使用。
• 強い場の背景における conformal anomaly に起因する有効相互作用ハミルトニアンの導出。
• 異常誘起有効作用を用いて粒子-場相互作用を計算する応用。
• 真空極化における発散を正則化するためのシュヴィンガー固有時法の使用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 外部電磁場下におけるQEDにおけるエネルギー運動量テンソルのトレースの起源は何か？
• RQ2 QEDにおける量子非線形性は、どのように conformal anomaly を生じさせるか？
• RQ3 強磁化された白色矮星の磁場と粒子との間の真空中の誘起相互作用の形は何か？
• RQ4 conformal anomaly は天体物理学的環境で測定可能な物理的効果を生成できるか？
• RQ5 有効相互作用は外部電磁場の強度および構造にどのように依存するか？

主な発見

• 質量項が明示的に存在しない状況下において、電磁場の量子非線形性に起因してQEDエネルギー運動量テンソルのトレースが生じる。
• 外部場下において、エネルギー運動量テンソルの真空期待値に非ゼロのトレースとして conformal anomaly が現れる。
• 真空中のフラクチュエーションに起因して、強磁化された白色矮星の磁場と粒子との間に有限の有効相互作用ハミルトニアンが誘導される。
• 相互作用の強さは磁場の二乗に比例しており、非線形な真空中応答を示している。
• 導出された相互作用は、conformal anomaly の構造と整合しており、強い場の天体物理学的環境における粒子の有効ダイナミクスに寄与する。