The dynamical Casimir effect and the generation of thermodynamic entropy

dc.contributor.advisor1Céler, Lucas Chibebe
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6630683190018665
dc.contributor.referee1Céler, Lucas Chibebe
dc.contributor.referee2Landi, Gabriel Teixeira
dc.contributor.referee3Maia Neto, Paulo Américo
dc.creatorOliveira, Gustavo de
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/7776375085844395
dc.date.accessioned2024-09-30T18:59:21Z
dc.date.available2024-09-30T18:59:21Z
dc.date.issued2024-03-12
dc.description.abstractIn this dissertation, we investigate the dynamics of the thermodynamic entropy production in the dynamical Casimir effect. This is done by considering a quantum scalar field confined by a one-dimensional cavity composed of a pair of ideal mirrors, one fixed and the other allowed to move in a prescribed trajectory. The central goal of this work is to understand how the thermodynamic entropy of the field evolves over time due to the particle creation process induced by the non trivial boundary conditions imposed by the moving mirror. By employing an effective Hamiltonian approach, the system’s entropy production is shown to increase with the number of particles created within the short-time limit. Moreover, one can also demonstrate that this approach is directly related to the generation of quantum coherence in the energy basis of the field. Utilizing a distinct method, grounded in the theory of Gaussian states, we were able to analyze the long-time limit of the entropy production for a single mode of the field. The obtained results establish a relationship between the increase in thermodynamic entropy in the field mode and the entanglement between the considered mode and the rest of the field mode structure. In this way, we link the entropy production in the field due to the dynamical Casimir effect with two fundamental features of quantum mechanics: quantum coherence and entanglement.eng
dc.description.resumoNesta dissertação investigamos a dinâmica da produção de entropia termodinâmica no efeito dinâmico Casimir. Isto é feito considerando um campo escalar quântico confinado por uma cavidade unidimensional composta por um par de espelhos ideais, um fixo e outro que pode se mover em uma trajetória prescrita. O objetivo central deste trabalho é compreender como a entropia termodinâmica do campo evolui ao longo do tempo devido ao processo de criação de partículas induzido pelas condições de contorno não triviais impostas pelo espelho móvel. Ao empregar uma abordagem hamiltoniana efetiva, mostra-se que a produção de entropia do sistema aumenta com o número de partículas criadas dentro do limite de curto prazo. Além disso, pode-se também demonstrar que esta abordagem está diretamente relacionada com a geração de coerência quântica na base energética do campo. Utilizando um método distinto, fundamentado na teoria dos estados gaussianos, conseguimos analisar o limite de longo prazo da produção de entropia para um único modo do campo. Os resultados obtidos estabelecem uma relação entre o aumento da entropia termodinâmica no modo de campo e o emaranhamento entre o modo considerado e o resto da estrutura do modo de campo. Desta forma, vinculamos a produção de entropia no campo devido ao efeito Casimir dinâmico com duas características fundamentais da mecânica quântica: coerência quântica e emaranhamento.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.identifier.citationde Oliveira, G. The dynamical Casimir effect and the generation of thermodynamic entropy. 2024. 81 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13424
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentInstituto de Física - IF (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Fisica (IF)
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectEfeito Casimir dinâmicopor
dc.subjectProdução de entropiapor
dc.subjectTermodinâmica quânticapor
dc.subjectEntropia diagonapor
dc.subjectIrreversibilidadepor
dc.subjectDynamical Casimir effecteng
dc.subjectEntropy productioneng
dc.subjectQuantum thermodynamicseng
dc.subjectDiagonal entropyeng
dc.subjectIrreversibilityeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::AREAS CLASSICAS DE FENOMENOLOGIA E SUAS APLICACOES::TRANSFERENCIA DE CALOR; PROCESSOS TERMICOS E TERMODINAMICOS
dc.titleThe dynamical Casimir effect and the generation of thermodynamic entropy
dc.title.alternativeO efeito Casimir dinâmico e a geração de entropia termodinâmicapor
dc.typeDissertação

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