Reflectionless field theory in de Sitter space

• Main Author: Lagogiannis, Philip
• Other Authors: Alexander Maloney (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Physics - Theory
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=110583

We consider free quantum field theory in de Sitter space, focusing on the casesof scalar, spin-1/2, and symmetric & anti-symmetric tensor fields of arbitrary spin. The field equations in global coordinates reduce to a one-dimensional Schrödinger problem in the timelike coordinate. These reduced equations possess a noteworthy structure: their potentials are of an algebraically special type which correspond to multi-soliton solutions of the Korteweg-de Vries equation. In an odd number of space-time dimensions these potentials are transparent – their reflection coefficients vanish identically. This has the remarkable consequence that odd-dimensional de Sitter space is transparent to the excitations of free, massive fields. Thus a quantum state with no particles in the distant past will evolve into a state with no particles in the distant future. This feature has been previously noted for scalar excitations, but the corresponding higher-spin behaviour is new. For completeness, we also review reflectionless scattering in one-dimensional quantum mechanics. === La théorie quantique des champs libres en espace de Sitter est considérée, avec une concentration sur les champs scalaires, les champs de spin-1/2, et les champs tensoriels symétriques & antisymétriques. Les équations en coordonnées globales sont réduites à un problème de type Schrödinger dans la coordonnée temporelle. Ces équations réduites possèdent une structure remarquable. Leurs potentiels correspondent à des solutions de l'équation Korteweg-de Vries décrivant plusieurs solitons cöincidents. Dans un nombre impair de dimensions spatio-temporelles, ces potentiels sont transparents – leurs coefficients de réflexion sont identiquement zéro. Ceci implique la conséquence remarquable que l'espace de Sitter en nombre impair de dimensions est transparent aux excitations des champs libres et massifs. Un état quantique sans particules dans le passé infini deviendra alors un état sans particules dans le futur infini. Cette caractéristique a déjà été perçue pour les excitations scalaires, mais non pour les excitations avec autre spin. Le sujet de diffusion transparente dans la mécanique quantique est également passé en revue.