Vacuum decay in quantum field theory

We study the contribution to vacuum decay in field theory due to the interaction between the long- and short-wavelength modes of the field. The field model considered consists of a scalar field of mass M with a cubic term in the potential. The dynamics of the long-wavelength modes becomes diffusive in this interaction. The diffusive behavior is described by the reduced Wigner function that characterizes the state of the long-wavelength modes. This function is obtained from the whole Wigner function by integration of the degrees of freedom of the short-wavelength modes. The dynamical equation for the reduced Wigner function becomes a kind of Fokker-Planck equation which is solved with suitable boundary conditions enforcing an initial metastable vacuum state trapped in the potential well. As a result a finite activation rate is found, even at zero temperature, for the formation of true vacuum bubbles of size M-1. This effect makes a substantial contribution to the total decay rate.

Large N phases, gravitational instantons and the nuts and bolts of AdS holography

Recent results in the literature concerning holography indicate that the thermodynamics of quantum gravity (at least with a negative cosmological constant) can be modeled by the large N thermodynamics of quantum field theory. We emphasize that this suggests a completely unitary evolution of processes in quantum gravity, including black hole formation and decay, and even more extreme examples involving topology change. As concrete examples which show that this correspondence holds even when the space-time is only locally asymptotically AdS, we compute the thermodynamical phase structure of the AdS-Taub-NUT and AdS-Taub-bolt spacetimes, and compare them to a (2+1)-dimensional conformal field theory (at large N) compactified on a squashed three-sphere and on the twisted plane.

Dissipation, noise and vacuum decay in quantum field theory

We study the process of vacuum decay in quantum field theory focusing on the stochastic aspects of the interaction between long- and short-wavelength modes. This interaction results in a diffusive behavior of the reduced Wigner function describing the state of long-wavelength modes, and thereby to a finite activation rate even at zero temperature. This effect can make a substantial contribution to the total decay rate.

Normalization factors for magnetic relaxation of small particle systems in non-zero magnetic field.

We critically discuss relaxation experiments in magnetic systems that can be characterized in terms of an energy barrier distribution, showing that proper normalization of the relaxation data is needed whenever curves corresponding to different temperatures are to be compared. We show how these normalization factors can be obtained from experimental data by using the Tln (t/t0) scaling method without making any assumptions about the nature of the energy barrier distribution. The validity of the procedure is tested using a ferrofluid of Fe3O4 particles.

Lagrangian-Hamiltonian unified formalism for field theory

The RuskSkinner formalism was developed in order to give a geometrical unified formalism for describing mechanical systems. It incorporates all the characteristics of Lagrangian and Hamiltonian descriptions of these systems (including dynamical equations and solutions, constraints, Legendre map, evolution operators, equivalence, etc.). In this work we extend this unified framework to first-order classical field theories, and show how this description comprises the main features of the Lagrangian and Hamiltonian formalisms, both for the regular and singular cases. This formulation is a first step toward further applications in optimal control theory for partial differential equations. 2004 American Institute of Physics.

Constraints on effective field theory parameters for the Lambda N -> NN transition

The relation between the low-energy constants appearing in the effective field theory description of the Lambda N -> NN transition potential and the parameters of the one-meson-exchange model previously developed is obtained. We extract the relative importance of the different exchange mechanisms included in the meson picture by means of a comparison to the corresponding operational structures appearing in the effective approach. The ability of this procedure to obtain the weak baryon-baryon-meson couplings for a possible scalar exchange is also discussed.

Constraints on effective field theory parameters for the Lambda N -> NN transition

The relation between the low-energy constants appearing in the effective field theory description of the Lambda N -> NN transition potential and the parameters of the one-meson-exchange model previously developed is obtained. We extract the relative importance of the different exchange mechanisms included in the meson picture by means of a comparison to the corresponding operational structures appearing in the effective approach. The ability of this procedure to obtain the weak baryon-baryon-meson couplings for a possible scalar exchange is also discussed.

Versatility of field theory motivated nuclear effective Lagrangian approach

We analyze the results for infinite nuclear and neutron matter using the standard relativistic mean field model and its recent effective field theory motivated generalization. For the first time, we show quantitatively that the inclusion in the effective theory of vector meson self-interactions and scalar-vector cross-interactions explains naturally the recent experimental observations of the softness of the nuclear equation of state, without losing the advantages of the standard relativistic model for finite nuclei.

La structure de Jordan des matrices de transfert des modèles de boucles et la relation avec les hamiltoniens XXZ

Les modèles sur réseau comme ceux de la percolation, d’Ising et de Potts servent à décrire les transitions de phase en deux dimensions. La recherche de leur solution analytique passe par le calcul de la fonction de partition et la diagonalisation de matrices de transfert. Au point critique, ces modèles statistiques bidimensionnels sont invariants sous les transformations conformes et la construction de théories des champs conformes rationnelles, limites continues des modèles statistiques, permet un calcul de la fonction de partition au point critique. Plusieurs chercheurs pensent cependant que le paradigme des théories des champs conformes rationnelles peut être élargi pour inclure les modèles statistiques avec des matrices de transfert non diagonalisables. Ces modèles seraient alors décrits, dans la limite d’échelle, par des théories des champs logarithmiques et les représentations de l’algèbre de Virasoro intervenant dans la description des observables physiques seraient indécomposables. La matrice de transfert de boucles D_N(λ, u), un élément de l’algèbre de Temperley- Lieb, se manifeste dans les théories physiques à l’aide des représentations de connectivités ρ (link modules). L’espace vectoriel sur lequel agit cette représentation se décompose en secteurs étiquetés par un paramètre physique, le nombre d de défauts. L’action de cette représentation ne peut que diminuer ce nombre ou le laisser constant. La thèse est consacrée à l’identification de la structure de Jordan de D_N(λ, u) dans ces représentations. Le paramètre β = 2 cos λ = −(q + 1/q) fixe la théorie : β = 1 pour la percolation et √2 pour le modèle d’Ising, par exemple. Sur la géométrie du ruban, nous montrons que D_N(λ, u) possède les mêmes blocs de Jordan que F_N, son plus haut coefficient de Fourier. Nous étudions la non diagonalisabilité de F_N à l’aide des divergences de certaines composantes de ses vecteurs propres, qui apparaissent aux valeurs critiques de λ. Nous prouvons dans ρ(D_N(λ, u)) l’existence de cellules de Jordan intersectorielles, de rang 2 et couplant des secteurs d, d′ lorsque certaines contraintes sur λ, d, d′ et N sont satisfaites. Pour le modèle de polymères denses critique (β = 0) sur le ruban, les valeurs propres de ρ(D_N(λ, u)) étaient connues, mais les dégénérescences conjecturées. En construisant un isomorphisme entre les modules de connectivités et un sous-espace des modules de spins du modèle XXZ en q = i, nous prouvons cette conjecture. Nous montrons aussi que la restriction de l’hamiltonien de boucles à un secteur donné est diagonalisable et trouvons la forme de Jordan exacte de l’hamiltonien XX, non triviale pour N pair seulement. Enfin nous étudions la structure de Jordan de la matrice de transfert T_N(λ, ν) pour des conditions aux frontières périodiques. La matrice T_N(λ, ν) a des blocs de Jordan intrasectoriels et intersectoriels lorsque λ = πa/b, et a, b ∈ Z×. L’approche par F_N admet une généralisation qui permet de diagnostiquer des cellules intersectorielles dont le rang excède 2 dans certains cas et peut croître indéfiniment avec N. Pour les blocs de Jordan intrasectoriels, nous montrons que les représentations de connectivités sur le cylindre et celles du modèle XXZ sont isomorphes sauf pour certaines valeurs précises de q et du paramètre de torsion v. En utilisant le comportement de la transformation i_N^d dans un voisinage des valeurs critiques (q_c, v_c), nous construisons explicitement des vecteurs généralisés de Jordan de rang 2 et discutons l’existence de blocs de Jordan intrasectoriels de plus haut rang.