特殊边界条件下的量子真空涨落和布朗运动

论文摘要

在经典物理学中,真空被认为“一无所有”。但是,在量子力学和量子场论中,由于测不准关系,虽然真空能量的平均值为零,但是真空中的一点在某一时刻能量可能为正值,而另一时刻又可能为负值,也就是说,真空中始终存在着涨落。由于真空涨落,会有许多经典物理学中所没有的物理现象,例如:Casimir效应。Casimir效应是指真空中两块不带电的平行导体板除了引力还会有一个相互吸引力,Casimir计算了它的大小,Casimir效应后来被许多物理实验所证实。最近,余洪伟和Ford研究了一块全反射平面附近的真空电磁场涨落。他们计算了这种情况下带电试验粒子速度平方的涨落和位移平方的涨落,发现由于真空电磁涨落,带电试验粒子会有布朗运动。 本文将对有两块全反射平面存在和空间一维是紧致化的真空电磁场涨落展开研究,计算了这些情况下带电试验粒子的位移平方的涨落和速度平方的涨落随时间变化的规律,并对计算的结果进行分析和讨论。我们的研究表明,有两块全反射平面存在时粒子的涨落效应比只有一块全反射平面的效应要大二倍,涨落更明显;同时,由于第二块全反射平面的存在还可以延长试验粒子落到平面上所需要的特征时间,所以,两块全反射平面之间试验粒子的布朗运动更容易被观测。而对于周期性边界条件下的真空电磁场涨落表明,我们原则上有可能通过实验来检查我们的宇宙是不是紧致化的。 最后,总结我们近期所做的工作,并展望未来。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• §1.1 真空涨落
• §1.2 布朗运动
• §1.3 一块全反射平面附近的真空电磁涨落和布朗运动
• §1.4 本文研究内容
• 第二章 两块全反射平面之间的真空电磁涨落和布朗运动
• §2.1 在两块全反射平面之间的真空电磁场涨落
• §2.2 关于几种特殊情况的讨论
• §2.3 测量的可行性
• §2.4 讨论和总结
• 第三章 空间一维紧致化边界条件下的真空涨落和布朗运动
• §3.1 紧致化边界条件时的真空电磁场涨落
• §3.2 L（?）t和L（?）t情况的讨论
• 第四章 总结和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 致谢
• 湖南师范大学学位论文原创性声明