Théorie quantique de champs hors équilibre et Cosmologie - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Théorie quantique de champs hors équilibre et Cosmologie

Résumé

This work is devoted to the research in quantum field dynamics for out of equilibrium systems with nonperturbatively large energy density. The main applications of the results are the ultrarelativistic heavy ion collisions and the evolution of the early Universe.


The large N limit is used to solve the dynamics of the \lambda ((\vec \Phi)^2)^2 model. We find analytic solutions for several regimes. We show that the dynamics is characterized by decoherence phenomena, parametric resonances, spinodal instabilities and creation of out of equilibrium Goldstone bosons. We also analyze the correlation function evolution and we find a generalized scaling behavior (for broken symmetry). In the broken symmetry case the effective mass goes to zero asymptotically in the absence of external fields, while in their presence the asymptotic mass squared is of the order of the external field.


We also study the quantum field dynamics in the FRW space-time selfconsistently. This allows to give a consistent quantum treatment for the inflaton field in chaotic inflation (opposite to the usual classical treatment). This novel treatment gives a microscopic justification of classical chaotic inflation. We find a class of initial quantum states (pure and mixed)
leading to chaotic inflation and we provide a quantum generalization of the slow-roll condition.
Dans ce travail on étudie la dynamique quantique des champs pour des systèmes hors équilibre avec une densité d'énergie non perturbativement grande. Les principales applications des résultats sont les collisions ultrarélativistes d'ions lourds et l'évolution de l'Univers primordial.


On utilise la limite de grand N pour résoudre la dynamique du modèle \lambda (\vec \Phi^2)^2. On obtient des solutions analytiques pour plusieurs régimes. On montre que la dynamique est characterisée par des phénomènes de décohérence, resonance paramétrique, restoration de la symétrie, brisure spontanée de la symétrie, instabilités spinodales et création de bosons de Goldstone hors équilibre. On étudie aussi l'évolution de la fonction de corrélation pour laquelle on
trouve un comportement de "scalling" généralisé (pour symétrie brisé). Dans le cas où la symétrie est brisée, la masse
effective converge asymptotiquement vers zero en absence de champ externe, tandis que dans sa présence la masse carrée est de l'ordre du champ externe.


On a étudié aussi la dynamique des champs quantiques dans l'espace-temps FRW de façon consistante. Cela donne un traitement quantique consistant au champ de l'inflaton dans le scénario de l'inflation chaotique face au traitement classique usuel. Ce traitement donne une justification microscopique de l'inflation chaotique classique. On trouve une classe d'états initiaux quantiques (aussi pure comme mélange) qui donnent lieu à une période d'inflation chaotique et on obtient une
généralisation quantique des conditions de roulement lente.
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Dates et versions

tel-00002860 , version 1 (22-05-2003)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00002860 , version 1

Citer

Francisco J Cao. Théorie quantique de champs hors équilibre et Cosmologie. Astrophysics [astro-ph]. Migration - université en cours d'affectation, 2001. Español. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002860⟩
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