Finite temperature field theory for the masses
Notice bibliographique
Résumé
The Standard Model of particle physics is the most successful theory ever invented by humankind.At the same time, it is fundamentally incomplete.Among other things, it does not account for dark matter, which constitutes about 85% of the matter content of the universe.Many constraints on physics beyond the Standard Model come from astrophysics and cosmology.While collider physics computations can assume that processes happen in vacuum, our universe is far from being a vacuum, and this approximation will not hold in many astrophysical environments such as stars or the early universe.In these physical settings, an accurate description requires that we take into account thermal effects generated by the hot and dense medium.The Standard Model photon is particularly affected by in-medium effects.Indeed, densities of charged particles can be high in nature, and the photon's coupling to these charged particles is big enough to maintain a high interaction rate.In particular, the photon acquires an effective mass, or self-energy, in a plasma.Furthermore, it acquires a new, longitudinal degree of freedom, in addition to the two transverse ones present in vacuum.Approximately 30 years ago, Braaten and Segel derived beautiful analytic approximations for the photon self-energy, more specifically for the longitudinal and transverse modes in a homogeneous and isotropic plasma.These expressions have since been used by many researchers in the high-energy physics phenomenology community.However, these dispersion relations are only valid in the on-shell regime, meaning for actual photons that can propagate Hugo Schrer iv Abstract through the medium for an arbitrarily high distance, or in the soft photon momentum regime.There exists no analytic approximation for the general photon self-energy, which would also be generally valid off shell, meaning for virtual photons which are intermediate states in particle physics processes and which can have any energy and momentum.In this thesis, I first review some context about the search for physics beyond the standard model using cosmology and astrophysics, and show how the photon self-energy is a central element in a particular model, the dark photon.I then review some finite temperature field theory formalism and use it to compute the general photon self-energy in a homogeneous and isotropic medium to first order in the fine-structure constant.This is a general expression in the sense that it is valid on shell and off shell for any photon energy and momentum.I derive analytic approximations for the general self-energy, and I evaluate how good they are compared to numerical computations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».