What Spatial Geometries do (2+1)-Dimensional Quantum Field Theory Vacua Prefer?
What Spatial Geometries do (2+1)-Dimensional Quantum Field Theory Vacua Prefer?
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(2 1) 维量子场论 Vacua 更喜欢什么空间几何？
DOI：
10.1103/physrevlett.120.261601
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发表时间：
2018
影响因子：
8.6
通讯作者：
Fischetti S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fischetti S
我们考虑时间与两空间的乘积上的相对论()维量子场论，并研究真空自由能作为温度和空间几何的泛函。我们研究了平面空间中任意扰动下的自由标量场和狄拉克场，发现平面空间的自由能差是有限的，并且在微扰中总是负到引导级。因此，自由()维QFT似乎总是在能量上有利于所有尺度上的皱缩空间；无论是作为零温度下的纯量子效应还是作为高温下的纯热效应，这都是正确的。重要的是，我们证明了即使在室温下，这种量子效应对于单层石墨烯的相对论狄拉克自由度来说也是不可忽略的，因此我们认为应该考虑这种真空能量效应，以便正确地分析石墨烯或类似材料的平衡构型。
We consider relativistic ()-dimensional quantum field theories (QFTs) on a product of time with a two-space and study the vacuum free energy as a functional of the temperature and spatial geometry. We focus on free scalar and Dirac fields on arbitrary perturbations of flat space, finding that the free energy difference from flat space is finite and always negative to leading order in the perturbation. Thus, free ()-dimensional QFTs appear to always energetically favor a crumpled space on all scales; this is true both as a purely quantum effect at zero temperature and as a purely thermal effect at high temperature. Importantly, we show that this quantum effect is non-negligible for the relativistic Dirac degrees of freedom on monolayer graphene even at room temperature, so we argue that this vacuum energy effect should be included for a proper analysis of the equilibrium configuration of graphene or similar materials.
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