Phenomenology of the vacuum in quantum electrodynamics and beyond

Döbrich, Babette GND

Die Bestimmung von Kräften, die durch das Anlegen von Randbedingungen an Quantenfluktuationen entstehen, oder die Beobachtung modifizierter Lichtausbreitung in externen Feldern, sind vielseitige Methoden um die Vakuumstruktur der Quantenelektrodynamik zu untersuchen. Sie können nicht nur unser Verständnis der bekannten Wechselwirkungen testen und erweitern, sondern stellen auch ein Werkzeug zur Suche nach Teilchen bei niedrigen Energien, die in Erweiterungen des Standardmodells vorhergesagt werden, dar. In dieser Arbeit untersuchen wir zunächst die Geometrieabhängigkeiten von Fluktuationsmoden im Dirichlet-skalaren Analogon der Casimir-Polder-Kräfte zwischen einem Atom und einer Oberfläche mit uniaxialer Struktur mit einer Methode, die nichtperturbativ im Höhenprofil ist. Wir parametrisieren die zum planaren Grenzfall veränderte Abstandsabhängigkeit anhand einer anomalen Dimension, und zeigen ein universelles Regime bei großen Abständen auf. Im Rahmen der Untersuchung modifizierter Lichtausbreitung zeigen wir, dass eine Kombination starker, gepulster Magnete mit Gravitationswelleninterferometern nicht nur die Detektion von Starkfeld-QED-Effekten ermöglicht, sondern auch den zugänglichen Parameterraum hypothetischer Teilchen des ``hidden sectors'' erweitern kann. Anschließend schlagen wir eine neuartige Messanordnung vor, die auf der Verwendung von Hochintensitätslasern basiert. Es wird gezeigt, dass diese geeignet ist, um die Existenz Axion-artiger Teilchen und des QCD Axion im eV Massenbereich zu untersuchen und dadurch konventionelle Messanordnungen ergänzen kann. Zuletzt untersuchen wir das Entdeckungspotential für minigeladene Teilchen in einem Licht-durch-Wand-Szenario im Magnetfeld, in welchem die Durchquerung der Barriere mittels eines virtuellen Teilchen-Antiteilchen Zwischenzustands vonstatten geht. Hierzu betrachten wir den ein-Loop Polarisationstensor nichtperturbativ in einer optimierten Anordnung für Photonpropagation entlang der Magnetfeldlinien.

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Döbrich, Babette: Phenomenology of the vacuum in quantum electrodynamics and beyond. 2012.

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