CAMPOS BOSÔNICOS NA PRESENÇA DE SUPERFÍCIES MATERIAIS: ALGUNS ASPECTOS
Efeito Casimir, Fronteiras Magnetoelétricas, Teoria das Fontes.
Esta tese tem como objetivo investigar aspectos de teorias de campos bosônicos na presença de fronteiras materiais. Os sistemas de interesse são modelados pelo acoplamento de campos a potenciais externos localizados espacialmente. A tese compreende duas linhas de pesquisa distintas, desenvolvidas simultaneamente.
A primeira linha trata do estudo de um campo escalar real em \( D+1 \) dimensões, acoplado a \( n \) potenciais do tipo delta de Dirac concentrados em planos paralelos, dispostos em uma configuração multicamadas. Tais potenciais são interpretados como condições de contorno de Dirichlet suaves nos \( n \) planos, pois, no limite em que as constantes de acoplamento entre os potenciais e o campo tendem ao infinito, recupera-se o mesmo resultado obtido ao impor diretamente condições de contorno de Dirichlet sobre esses planos. Propomos um algoritmo para o cálculo do propagador na presença desses \( n \) potenciais planares, juntamente com uma fórmula para a energia de Casimir do sistema. Nossa análise mostra que, sob condições de acoplamento forte, a energia de Casimir obedece ao princípio da aditividade, com interação ocorrendo apenas entre planos adjacentes. Considerando especificamente uma configuração com três planos, obtivemos uma expressão para a energia de Casimir como função das distâncias arbitrárias entre os planos e das intensidades das constantes de acoplamento. Também analisamos os efeitos de não aditividade para valores finitos dos acoplamentos, com foco na interação entre os planos mais externos.
Na segunda linha de pesquisa, propomos um modelo de campo que simula a presença de uma fronteira material com propriedades magnetoelétricas. O modelo consiste no acoplamento entre dois campos de calibre distintos: o campo de Maxwell e um campo de gauge planar que representa a fronteira material. A dinâmica deste último é regida pela teoria de Maxwell-Chern-Simons planar, e a interação entre os dois campos é mediada por um termo de acoplamento também do tipo Chern-Simons. Calculamos exatamente o propagador da teoria e, a partir dele, exploramos algumas de suas propriedades físicas. O foco recai sobre fenômenos que emergem da presença de fontes de campo tanto no setor de Maxwell quanto no setor Chern-Simons, sob diferentes configurações. As fontes no setor planar são interpretadas como defeitos na fronteira material. Finalizamos o trabalho investigando as soluções para os dois campos de gauge geradas por uma carga elétrica pontual, evidenciando o comportamento magnetoelétrico característico da teoria.