Three topics in non-equilibrium quantum field theory / Florian Gautier ; sous la direction de Julien Serreau

Date :

Editeur / Publisher : [Lieu de publication inconnu] : [éditeur inconnu] , 2013

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Physique des hautes énergies

Théorie quantique des champs

Mécanique statistique hors d'équilibre

Langevin, Équation de

Serreau, Julien (Directeur de thèse / thesis advisor)

Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Relation : Three topics in non-equilibrium quantum field theory / Florian Gautier ; sous la direction de Julien Serreau / Lille : Atelier national de reproduction des thèses , 2013

Résumé / Abstract : Les champs quantiques hors équilibres servent de pierre angulaire à .la modélisation de divers phénomènes physiques en cosmologie, phySique des hautes énergies et systèmes de matière condensée. Dans cette thèse, nous considérons trois questions génériques dans de telles situations. Dans la première partie, nous étudions la décohérence en théorie quantique des champs, grâce au concept de l'image incomplète. La décohérence (effective) est due à l'accès limité, pour un(e) observateur(-trice) donné(e), à l'ensemble (illimité) des fonctions de corrélations du système. Nous analysons en détail comment la mesure d'un corrélateur non-gaussien modifie la perception de l'état du système par l'observateur(-trice). La deuxième partie est dédiée à la validité des descriptions effectives de la dynamique hors équilibre de champs quantiques par des processus de Langevin locaux, largement utilisés aujourd'hui. Nous montrons qu'en toute généralité la dynamique hors équilibre est mimée par un processus de Langevin. Nous démontrons que, malgré les noyaux de mémoire typiquement non locaux, une description locale est valide, dans un intervalle de temps fini, pour un système faiblement couplé. Pour finir, nous étudions les divergences logarithmiques infrarouges des corrections radiatives dans l'espace de de Sitter. Nous obtenons une solution analytique à l'équation de Schwinger-Dyson, à deux boucles, pour les moments superhorizons de la fonction à deux points d'un champ scalaire auto-couplé quartiquement. La série infinie d'insertion de self-énergie génère une structure du propagateur riche mais régulière dans l'infrarouge.

Résumé / Abstract : Non-equilibrium quantum fields play a key rote in the description of lots of physical situations in cosmology, high energy physics and condensed matter systems. In this thesis we consider selected issues of generic relevance to such domains. In the first part we study decoherence in quantum field theory. We employ the concept of the incomplete description picture, where the (effective) decoherence results from the limited access, of a given observer, to the (infinite) set of correlation functions of the system. We analyze in details how the measurement of a non-Gaussian correlator modifies the state of the system inferred by the observer. In a second part, we address the general question of the validity of the widely used effective local Langevin description of the non¬equilibrium dynamics of quantum fields. We show that in full generality the non-equilibrium dynamics can be given a Langevin representation. We show that despite the typical non-local memory kernels, an effective local description can be accurate, in a finite time range, for weakly coupled systems. Finally, we study the issue of infrared logarithmic divergences of radiative corrections in de Sitter space. We obtain an exact analytical solution of the Schwinger-Dyson equation, at two loop order, for super horizon momenta of the two-point function of a scalar field with quartic self-coupling. The infinite series of self¬energy insertions generates a rich, but infrared-regular, structure of the propagator.