Tests of the Dynamic Field Theory and the Spatial Precision Hypothesis: Capturing a Qualitative Developmental Transition in Spatial Working Memory

This study tested a dynamic field theory (DFT) of spatial working memory and an associated spatial precision hypothesis (SPH). Between 3 and 6 years of age, there is a qualitative shift in how children use reference axes to remember locations: 3-year-olds’ spatial recall responses are biased toward reference axes after short memory delays, whereas 6-year-olds’ responses are biased away from reference axes. According to the DFT and the SPH, quantitative improvements over development in the precision of excitatory and inhibitory working memory processes lead to this qualitative shift. Simulations of the DFT in Experiment 1 predict that improvements in precision should cause the spatial range of targets attracted toward a reference axis to narrow gradually over development, with repulsion emerging and gradually increasing until responses to most targets show biases away from the axis. Results from Experiment 2 with 3- to 5-year-olds support these predictions. Simulations of the DFT in Experiment 3 quantitatively fit the empirical results and offer insights into the neural processes underlying this developmental change.

QUANTUM FIELD THEORY IN GRAPHENE

This is a short nontechnical introduction to applications of the Quantum Field Theory methods to graphene. We derive the Dirac model from the tight binding model and describe calculations of the polarization operator (conductivity). Later on, we use this quantity to describe the Quantum Hall Effect, light absorption by graphene, the Faraday effect, and the Casimir interaction.

Nonanalyticity of the free energy in thermal field theory

We study, in a d-dimensional space-time, the nonanalyticity of the thermal free energy in the scalar phi(4) theory as well as in QED. We find that the infrared divergent contributions induce, when d is even, a nonanalyticity in the coupling alpha of the form (alpha)((d-1)/2) whereas when d is odd the nonanalyticity is only logarithmic.

Evolution of a dense neutrino gas in matter and electromagnetic field

We describe the system of massive Weyl fields propagating in a background matter and interacting with an external electromagnetic field. The interaction with an electromagnetic field is due to the presence of anomalous magnetic moments. To canonically quantize this system first we develop the classical field theory treatment of Weyl spinors in frames of the Hamilton formalism which accounts for the external fields. Then, on the basis of the exact solution of the wave equation for a massive Weyl field in a background matter we obtain the effective Hamiltonian for the description of spin-flavor oscillations of Majorana neutrinos in matter and a magnetic field. Finally, we incorporate in our analysis the neutrino self-interaction which is essential when the neutrino density is sufficiently high. We also discuss the applicability of our results for the studies of collective effects in spin-flavor oscillations of supernova neutrinos in a dense matter and a strong magnetic field. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Holographic field theory models of dark energy in interaction with dark matter

We discuss two Lagrangian interacting dark energy models in the context of the holographic principle. The potentials of the interacting fields are constructed. The models are compared with CMB distance information, baryonic acoustic oscillations, lookback time and the Constitution supernovae sample. For both models, the results are consistent with a nonvanishing interaction in the dark sector of the Universe and the sign of coupling is consistent with dark energy decaying into dark matter, alleviating the coincidence problem-with more than 3 standard deviations of confidence for one of them. However, this is because the noninteracting holographic dark energy model is a bad fit to the combination of data sets used in this work as compared to the cosmological constant with cold dark matter model, so that one needs to introduce the interaction in order to improve this model.

Multibrane solutions in cubic superstring field theory

Using the elements of the so-called KBc gamma subalgebra, we study a class of analytic solutions depending on a single function F(K) in the modified cubic superstring field theory. We compute the energy associated to these solutions and show that the result can be expressed in terms of a contour integral. For a particular choice of the function F(K), we show that the energy is given by integer multiples of a single D-brane tension.

Canonical Quantization of a Massive Weyl Field

We construct a consistent theory of a quantum massive Weyl field. We start with the formulation of the classical field theory approach for the description of massive Weyl fields. It is demonstrated that the standard Lagrange formalism cannot be applied for the studies of massive first-quantized Weyl spinors. Nevertheless we show that the classical field theory description of massive Weyl fields can be implemented in frames of the Hamilton formalism or using the extended Lagrange formalism. Then we carry out a canonical quantization of the system. The independent ways for the quantization of a massive Weyl field are discussed. We also compare our results with the previous approaches for the treatment of massive Weyl spinors. Finally the new interpretation of the Majorana condition is proposed.

Unusual corrections to scaling in excited states of conformal field theory

In questo lavoro abbiamo studiato la presenza di correzioni, dette unusuali, agli stati eccitati delle teorie conformi. Inizialmente abbiamo brevemente descritto l'approccio di Calabrese e Cardy all'entropia di entanglement nei sistemi unidimensionali al punto critico. Questo approccio permette di ottenere la famosa ed universale divergenza logaritmica di questa quantità. Oltre a questo andamento logaritmico son presenti correzioni, che dipendono dalla geometria su cui si basa l'approccio di Calabrese e Cardy, il cui particolare scaling è noto ed è stato osservato in moltissimi lavori in letteratura. Questo scaling è dovuto alla rottura locale della simmetria conforme, che è una conseguenza della criticità del sistema, intorno a particolari punti detti branch points usati nell'approccio di Calabrese e Cardy. In questo lavoro abbiamo dimostrato che le correzioni all'entropia di entanglement degli stati eccitati della teoria conforme, che può anch'essa essere calcolata tramite l'approccio di Calabrese e Cardy, hanno lo stesso scaling di quelle osservate negli stati fondamentali. I nostri risultati teorici sono stati poi perfettamente confermati dei calcoli numerici che abbiamo eseguito sugli stati eccitati del modello XX. Sono stati inoltre usati risultati già noti per lo stato fondamentale del medesimo modello per poter studiare la forma delle correzioni dei suoi stati eccitati. Questo studio ha portato alla conclusione che la forma delle correzioni nei due differenti casi è la medesima a meno di una funzione universale.

Quantum field theory of (p,0)-forms on kaehler manifolds

In questa tesi abbiamo studiato la quantizzazione di una teoria di gauge di forme differenziali su spazi complessi dotati di una metrica di Kaehler. La particolarità di queste teorie risiede nel fatto che esse presentano invarianze di gauge riducibili, in altre parole non indipendenti tra loro. L'invarianza sotto trasformazioni di gauge rappresenta uno dei pilastri della moderna comprensione del mondo fisico. La caratteristica principale di tali teorie è che non tutte le variabili sono effettivamente presenti nella dinamica e alcune risultano essere ausiliarie. Il motivo per cui si preferisce adottare questo punto di vista è spesso il fatto che tali teorie risultano essere manifestamente covarianti sotto importanti gruppi di simmetria come il gruppo di Lorentz. Uno dei metodi più usati nella quantizzazione delle teorie di campo con simmetrie di gauge, richiede l'introduzione di campi non fisici detti ghosts e di una simmetria globale e fermionica che sostituisce l'iniziale invarianza locale di gauge, la simmetria BRST. Nella presente tesi abbiamo scelto di utilizzare uno dei più moderni formalismi per il trattamento delle teorie di gauge: il formalismo BRST Lagrangiano di Batalin-Vilkovisky. Questo metodo prevede l'introduzione di ghosts per ogni grado di riducibilità delle trasformazioni di gauge e di opportuni “antifields" associati a ogni campo precedentemente introdotto. Questo formalismo ci ha permesso di arrivare direttamente a una completa formulazione in termini di path integral della teoria quantistica delle (p,0)-forme. In particolare esso permette di dedurre correttamente la struttura dei ghost della teoria e la simmetria BRST associata. Per ottenere questa struttura è richiesta necessariamente una procedura di gauge fixing per eliminare completamente l'invarianza sotto trasformazioni di gauge. Tale procedura prevede l'eliminazione degli antifields in favore dei campi originali e dei ghosts e permette di implementare, direttamente nel path integral condizioni di gauge fixing covarianti necessari per definire correttamente i propagatori della teoria. Nell'ultima parte abbiamo presentato un’espansione dell’azione efficace (euclidea) che permette di studiare le divergenze della teoria. In particolare abbiamo calcolato i primi coefficienti di tale espansione (coefficienti di Seeley-DeWitt) tramite la tecnica dell'heat kernel. Questo calcolo ha tenuto conto dell'eventuale accoppiamento a una metrica di background cosi come di un possibile ulteriore accoppiamento alla traccia della connessione associata alla metrica.

On the renormalization flow representation of field theory and some applications

In this thesis we discuss a representation of quantum mechanics and quantum and statistical field theory based on a functional renormalization flow equation for the one-particle-irreducible average effective action, and we employ it to get information on some specific systems.

BCJ-relations in quantum field theory

BCJ-relations have a series of important consequences in Quantum FieldrnTheory and in Gravity. In QFT, one can use BCJ-relations to reduce thernnumber of independent colour-ordered partial amplitudes and to relate nonplanarrnand planar diagrams in loop calculations. In addition, one can usernBCJ-numerators to construct gravity scattering amplitudes through a squaringrn procedure. For these reasons, it is important to nd a prescription tornobtain BCJ-numerators without requiring a diagram by diagram approach.rnIn this thesis, after introducing some basic concepts needed for the discussion,rnI will examine the existing diagrammatic prescriptions to obtainrnBCJ-numerators. Subsequently, I will present an algorithm to construct anrneective Yang-Mills Lagrangian which automatically produces kinematic numeratorsrnsatisfying BCJ-relations. A discussion on the kinematic algebrarnfound through scattering equations will then be presented as a way to xrnnon-uniqueness problems in the algorithm.

Dynamical Casimir effect and the structure of vacuum in quantum field theory

Some of the most interesting phenomena that arise from the developments of the modern physics are surely vacuum fluctuations. They appear in different branches of physics, such as Quantum Field Theory, Cosmology, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and also in Mathematical Physics. One of the most important of these vacuum fluctuations, sometimes called "zero-point energy", as well as one of the easiest quantum effect to detect, is the so-called Casimir effect. The purposes of this thesis are: - To propose a simple retarded approach for dynamical Casimir effect, thus a description of this vacuum effect when we have moving boundaries. - To describe the behaviour of the force acting on a boundary, due to its self-interaction with the vacuum.

Aspects of supergeometry in locally covariant quantum field theory

In questa tesi vengono presentati i piu recenti risultati relativi all'estensione della teoria dei campi localmente covariante a geometrie che permettano di descrivere teorie di campo supersimmetriche. In particolare, si mostra come la definizione assiomatica possa essere generalizzata, mettendo in evidenza le problematiche rilevanti e le tecniche utilizzate in letteratura per giungere ad una loro risoluzione. Dopo un'introduzione alle strutture matematiche di base, varieta Lorentziane e operatori Green-iperbolici, viene definita l'algebra delle osservabili per la teoria quantistica del campo scalare. Quindi, costruendo un funtore dalla categoria degli spazio-tempo globalmente iperbolici alla categoria delle *-algebre, lo stesso schema viene proposto per le teorie di campo bosoniche, purche definite da un operatore Green-iperbolico su uno spazio-tempo globalmente iperbolico. Si procede con lo studio delle supervarieta e alla definizione delle geometrie di background per le super teorie di campo: le strutture di super-Cartan. Associando canonicamente ad ognuna di esse uno spazio-tempo ridotto, si introduce la categoria delle strutture di super-Cartan (ghsCart) il cui spazio-tempo ridotto e globalmente iperbolico. Quindi, si mostra, in breve, come e possibile costruire un funtore da una sottocategoria di ghsCart alla categoria delle super *-algebre e si conclude presentando l'applicazione dei risultati esposti al caso delle strutture di super-Cartan in dimensione 2|2.