Formulações semiclássicas da mecânica quântica: uma análise do oscilador singular por meio do formalismo de Weyl-Wigner e trajetórias quânticas
| Ano de defesa: | 2020 |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
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Não Informado pela instituição
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Resumo: | The usual quantum mechanics formalism does not address relevant points of the semiclassical limit. In this work two theoretical approaches will be considered: Bohmian mechanics and the Weyl-Wigner formulation. The singular oscillator will be used as a platform to analytically obtain quantumness quantifiers for anharmonic systems. The first part will be concerned with a pure quasi-Gaussian state, for which the corresponding Bohmian trajectories will be calculated and are shown to deviate from the classical one due to the quantum potential. In the second part, a canonical ensemble will be considered by using the Weyl-Wigner formalism, with which it is possible to derive a thermalized Wigner function. Given that the potential is anharmonic, topological fluctuations on the phase space are expected and will be investigated for the Wigner flux. The influence of the thermal fluctuations will be distinguished from its quantum counterpart, which is diminished for increasing values of the temperature. Also, quantum information conservation equations will be introduced to calculate the global effect of topological fluctuations on the thermal equilibrium Wigner flux. In the last part, the Horava-Lifshitz cosmological model will be studied from both of the aforementioned theoretical perspectives. From them, the scale factor will be parameterized so that the quantumness quantifiers will depend on the spatial curvature of the universe. The results show that for increasing values of the anharmonic parameter, one observes a quasi-classical dynamics, usually associated to harmonic potentials only. Furthermore, Wigner flux topological fluctuations at thermodynamic equilibrium can be detected only locally, given that thermal fluctuations globally suppress non-Liouvillian effects. |
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Silva, Caio Fernando eBernardini, Alex Eduardo dehttp://lattes.cnpq.br/5215976260958847http://lattes.cnpq.br/4183915878240703ea047906-6cea-404b-92f2-b44e92f43f5b2020-05-15T20:16:23Z2020-05-15T20:16:23Z2020-02-10SILVA, Caio Fernando e. Formulações semiclássicas da mecânica quântica: uma análise do oscilador singular por meio do formalismo de Weyl-Wigner e trajetórias quânticas. 2020. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/12722.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/12722The usual quantum mechanics formalism does not address relevant points of the semiclassical limit. In this work two theoretical approaches will be considered: Bohmian mechanics and the Weyl-Wigner formulation. The singular oscillator will be used as a platform to analytically obtain quantumness quantifiers for anharmonic systems. The first part will be concerned with a pure quasi-Gaussian state, for which the corresponding Bohmian trajectories will be calculated and are shown to deviate from the classical one due to the quantum potential. In the second part, a canonical ensemble will be considered by using the Weyl-Wigner formalism, with which it is possible to derive a thermalized Wigner function. Given that the potential is anharmonic, topological fluctuations on the phase space are expected and will be investigated for the Wigner flux. The influence of the thermal fluctuations will be distinguished from its quantum counterpart, which is diminished for increasing values of the temperature. Also, quantum information conservation equations will be introduced to calculate the global effect of topological fluctuations on the thermal equilibrium Wigner flux. In the last part, the Horava-Lifshitz cosmological model will be studied from both of the aforementioned theoretical perspectives. From them, the scale factor will be parameterized so that the quantumness quantifiers will depend on the spatial curvature of the universe. The results show that for increasing values of the anharmonic parameter, one observes a quasi-classical dynamics, usually associated to harmonic potentials only. Furthermore, Wigner flux topological fluctuations at thermodynamic equilibrium can be detected only locally, given that thermal fluctuations globally suppress non-Liouvillian effects.A formulação usual da mecânica quântica não aprecia características relevantes do limite semiclássico. Neste trabalho, duas abordagens teóricas serão consideradas, a mecânica bohmiana e a formulação de Weyl-Wigner. O oscilador singular servirá como uma plataforma para obter, analiticamente, quantificadores de não-classicalidade dependentes da anarmonicidade do sistema. Na primeira parte, um estado quasi-gaussiano puro será considerado a partir das suas trajetórias bohmianas, as quais desviam da trajetória clássica por meio do potencial quântico. Na segunda parte, um ensemble canônico será considerado a partir do formalismo de Weyl-Wigner, com o qual é possível obter uma função de Wigner termalizada e, dada a anarmonicidade do potencial, investigar flutuações topológicas no espaço de fases para o fluxo correspondente. Essa característica quântica será distinguida das flutuações térmicas, as quais são dominantes para valores crescentes da temperatura. Equações de conservação de informação quântica serão introduzidas para calcular o efeito global das flutuações topológicas no fluxo de Wigner em equilíbrio termodinâmico. Na última parte, uma aplicação será dada a partir do modelo cosmológico de Horava-Lifshitz, o qual será investigado no contexto dos formalismos desenvolvidos. O fator de escala será reparametrizado para que os quantificadores de não-classicalidade tornem-se dependentes da curvatura espacial do universo. Os resultados correlacionam valores crescentes da anarmonicidade a uma dinâmica quasi-clássica, usualmente associada apenas ao potencial harmônico. Além disso, as flutuações quânticas para o fluxo de Wigner em equilibrio termodinâmico só podem ser detectadas localmente no espaço de fases, dado que as flutuações térmicas suprimem globalmente os efeitos do sistema não-liouvilliano.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 88882.426692/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessWeyl-WignerEquilíbrio termodinâmicoTrajetórias bohmianasSemiclassicalidadeHorava-LifshitzOscilador singularThermodynamic equilibriumBohmian trajectoriesSemiclassicalitySingular OscillatorCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA CLASSICA E FISICA QUANTICA; MECANICA E CAMPOSCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA ESTATISTICA E TERMODINAMICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::RELATIVIDADE E GRAVITACAOCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERALFormulações semiclássicas da mecânica quântica: uma análise do oscilador singular por meio do formalismo de Weyl-Wigner e trajetórias quânticasSemiclassical formulations of quantum mechanics: an analysis of the singular oscillator through the Weyl-Wigner formalism and quantum trajectoriesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600347e4ea4-03ee-489a-94fd-4c67360c547freponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertacao + folha de aprovacao.pdfDissertacao + folha de aprovacao.pdfMain articleapplication/pdf16890441https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/625d6306-b60e-4ca8-b865-2fe39e7f6502/download17154425eb66632287c30fd5f4ad66a6MD53trueAnonymousREADcarta comprovante versão final.pdfcarta comprovante versão final.pdfCARTA COMPROVANTEapplication/pdf500865https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/63500638-6900-41fc-9289-09e28dd7d777/downloadb75726e0313341ffdbe582af38fafe60MD54falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0e789f5e-3db0-4765-b023-c19ab46612e9/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD55falseAnonymousREADTEXTDissertacao + folha de aprovacao.pdf.txtDissertacao + folha de aprovacao.pdf.txtExtracted texttext/plain157316https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d7944999-6865-4ca1-b308-65222ecc031d/download710e2e5c1fa8b8cdb18f6d5375566976MD510falseAnonymousREADcarta comprovante versão final.pdf.txtcarta comprovante versão final.pdf.txtExtracted texttext/plain1301https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/207fafeb-66a4-4396-bbf9-9c31a9e5e858/download7db9e8742b8592f29e157818a42063afMD512falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertacao + folha de aprovacao.pdf.jpgDissertacao + folha de aprovacao.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5945https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/8810d971-e0b8-44b0-b7e7-78ba8a83ff95/download51842313ff8a7fbc223608c4da436016MD511falseAnonymousREADcarta comprovante versão final.pdf.jpgcarta comprovante versão final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg14129https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d27a75cd-752d-4da0-8fd1-f393a31342f3/download6354a96aef723ea7e507ffd6e3c6fa41MD513falseAnonymousREAD20.500.14289/127222025-02-05 18:26:58.502http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/12722https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T21:26:58Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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