Cómo calcular las propiedades de las cuasipartículas fotónicas

en preguntas recientes como "¿ Cómo se explican los fenómenos de la óptica clásica en QED (ley de Snell)? " y "¿ Los fotones ganan masa cuando viajan a través del vidrio? ", podríamos aprender algo sobre las propiedades efectivas de la materia que interactúa con un campo de fuerza en términos de Integral de trayectoria y cuasipartículas .

Seguramente, ambos enfoques deben ser equivalentes pero parten de una filosofía diferente. Ampliamente utilizado es el enfoque de cuasipartículas en la física del estado sólido , por ejemplo, el cálculo de las relaciones de dispersión de los fonones .

Realmente me gustaría saber si hay ejemplos simples para cálculos explícitos de las propiedades de las cuasipartículas de fotones provenientes de un enfoque riguroso como una descripción de la materia a través de QED y encontrar una acción efectiva, por ejemplo, usando la ecuación de Wetterich (ver, por ejemplo, Introducción al RG funcional y aplicaciones a las teorías de calibre ).

Cualquier cálculo y/o referencia sería muy bueno.
Gracias de antemano, atentamente,

Roberto

"ejemplos simples", "cálculos explícitos"... eso es pedir mucho de una sola vez, ¿no le parece @Robert;) ¡Me gustaría ver un artículo que tenga ambos!
@space_cadet: Lo siento si esto suena exigente. Solo quería preguntar si hay algunos ejemplos simples que se "transformaron" explícitamente en una acción efectiva o una especie de teoría del campo medio en este sentido. Pensé que podría ser el caso de cosas como un sistema de dos niveles interactuando con un campo de luz. Saludos
@Robert, eso fue solo un poco de humor sardónico sobre la naturaleza de la investigación. Puedes ser tan exigente como quieras. Por cierto, ¿qué quieres decir con un "sistema de dos niveles"?
@space_cadet: Ah, está bien :) Por el sistema de dos niveles solo me refiero a algún asunto que puede ser excitado localmente por un campo externo, supongo que tal vez la forma más simple de un medio interactivo. Esta interacción debería corresponder a algún índice de refracción desde un punto de vista macroscópico haciendo que la luz en él se describa por alguna velocidad menor que C a una cuasi-partícula. Sí, todavía estoy detrás de la óptica :)
¿Niveau? ¿Quieres decir nivel?
@Noldorin: Exactamente. Supongo que me equivoqué de traducción :) También es posible el sistema de dos estados como acabo de ver.
¿Qué tal el ejemplo de libro de texto de ondas de plasma en conductores? Es un cálculo bastante simple, que muestra que dichas ondas son partículas relativistas masivas.
@genneth: Gracias por la pista. Debo admitir que no estoy familiarizado con su ejemplo; un poco de google tampoco ayudó. ¿Serías tan amable de señalar algunas referencias? gracias de antemano
@genneth: Gracias por el enlace. El modelo de Drude-Sommerfeld es, por supuesto, un buen ejemplo de propiedades efectivas que surgen desde un punto de vista microscópico. Como puedes ver, todos los cálculos se pueden hacer usando mecánica cuántica de cargas oscilantes. ¿Sabe si hay ejemplos en los que uno tiene que usar un enfoque de grupo de renormalización para calcular estas propiedades? Saludos

Respuestas (1)

La descripción de cuasipartículas de los fotones es bien conocida en la física de la materia condensada como la constante dieléctrica compleja dependiente de la frecuencia/permeabilidad magnética de un material. Está preguntando si esta cantidad se puede calcular a partir de QED mediante un método de primeros principios.

Esto parece menos difícil en comparación con otras cuasipartículas, porque el fotón generalmente permanece sin interactuar en el medio a temperaturas ordinarias, excepto por la absorción y la dispersión. Hay un desajuste de escala entre la frecuencia/longitud de onda del fotón y otras cuasipartículas, que viajan mucho más lentamente que la luz. Aun así, no encontré muchos artículos que abordaran esta pregunta, porque tenemos buenas medidas de la constante dieléctrica en función de la frecuencia para cualquier material. El material está haciendo el cálculo por usted.

Para gases diluidos, Feynman aborda la cuestión de calcular la constante dieléctrica a partir de un cálculo de primeros principios en su artículo Acta Physica Polonica de 1963 que introdujo campos fantasma. La constante dieléctrica dependiente de la frecuencia se determina a partir del cambio de fase de dispersión en la dirección directa, que reproduce el comportamiento cualitativo incluso de casos locos como cuando pasa una resonancia atómica. La referencia está abajo.

  • RP Feynman, Acta Physica Polonica, 24 (1963) 697

Algunas referencias clásicas para QED en medios, que incluyen cálculos de los efectos de las propiedades dieléctricas a frecuencias finitas, son estos artículos originales:

  • EM Lifshitz, “"La teoría de las fuerzas de atracción moleculares", Sov. Phys. JETP 2, 73 (1956).
  • IE Dzyaloshinskii, EM Lifshitz y LP Pitaevskii, ”Teoría general de las fuerzas de van der Waals”, Sov. física JET 10, 161 (1960)

Estos documentos utilizan la descripción dada de cuasipartículas de fotones para calcular las fuerzas de Van-der-Waals para una configuración arbitraria de materia macroscópica.

Estimado Ron, muchas gracias por sus citas. Creo que podría encontrar lo que necesito en las notas de Feynman. Saludos
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