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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/39145
Tipo: Dissertação
Título: Aspectos gerais do efeito Casimir fermiônico e aplicações no espaço-tempo de Minkowski
Autor(es): Santos Filho, Lameque Maciel
Orientador: Mota, Herondy Francisco Santana
Membro da Banca: Petrov, Albert
Membro da Banca: Santos, Joao Rafael Lucio dos
Resumo: O presente trabalho investiga o efeito Casimir fermiônico sob influência da temperatura, tendo como principal objetivo a determinação da energia de vácuo associada ao campo de Dirac definido em um espaço-tempo plano com uma compactificação espacial cirular no plano xy. Consideram-se condições de contorno antiperiódicas, permitindo analisar de forma sistemática a influência da topologia e do tipo de contorno sobre o espectro quântico do sistema e, consequentemente, sobre as propriedades do vácuo quântico. A formulação do problema é conduzida a partir da quantização via integrais de caminho, o que possibilita expressar a energia de ponto zero em termos do determinante funcional do operador de Dirac. Para fornecer uma definição finita e fisicamente consistente da energia de vácuo, emprega-se o método da função zeta generalizada aliado à expansão assintótica do heat kernel espinorial, permitindo então uma separação natural entre a contribuição da energia de Casimir a temperatura zero e os termos adicionais associados às correções térmicas. A estrutura das divergências ultravioletas é analisada detalhadamente por meio do com- portamento assintótico do heat kernel, revelando que apenas um coeficiente não nulo contribui para as divergências do sistema, estando este associado a uma divergência de natureza euclidiana. Tal característica introduz uma ambiguidade inerente ao procedimento de regularização via função zeta, a qual não pode ser eliminada apenas por subtrações padrão. Mostra-se, portanto, a necessidade da implementação de uma renormalização finita adicional, de modo a garantir a unicidade e a consistência física da energia livre renormalizada.
Abstract: The present work investigates the fermionic Casimir effect under the influence of tempera- ture, with the main objective of determining the vacuum energy associated with a Dirac field defined on a flat spacetime with a circular spatial compactification in the xy plane. Antiperiodic boundary conditions are imposed, allowing for a systematic analysis of the influence of topology and boundary conditions on the quantum spectrum of the system and, consequently, on the properties of the quantum vacuum. The formulation of the problem is developed within the path integral quantization frame- work, which makes it possible to express the zero-point energy in terms of the functional determinant of the Dirac operator. In order to provide a finite and physically consistent definition of the vacuum energy, the generalized zeta function method combined with the asymptotic expansion of the spinor heat kernel is employed. This approach naturally allows for a separation between the zero-temperature Casimir energy contribution and the additional terms associated with thermal corrections. The structure of ultraviolet divergences is analyzed in detail through the asymptotic behavior of the heat kernel, revealing that only a single nonvanishing coefficient contributes to the divergences of the system, being associated with a divergence of Euclidean nature. This feature introduces an intrinsic ambiguity in the zeta function regularization procedure, which cannot be removed solely by standard subtraction schemes. It is therefore shown that the implementation of an additional finite renormalization is required in order to guarantee the uniqueness and physical consistency of the renormalized free energy.
Palavras-chave: Teoria quântica de campos
Campos fermiônicos
Efeito Casimir
Função Zeta
Casimir effect
Fermionic fields
Zeta function
Heat kernel
Quantum field theory
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Física
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/39145
Data do documento: 27-Fev-2026
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Física

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