Decaimiento del falso vacío en la Mecánica Cuántica y la Teoría Cuántica de Campos

Abstract

Clásicamente, es bien sabido que una partícula que se encuentra en un potencial que cuenta con dos mínimos distintos, es estable en cualquiera de estos. Esto deja de ser cierto al considerar una partícula cuántica puesto que existe una cierta probabilidad de que, si se encuentra inicialmente en el mínimo de mayor energía, decaiga al de menor. Es decir, el potencial cuenta con un falso vacío. En el presente trabajo de investigación se realizará un análisis detallado y sistemático del decaimiento del falso vacío en ausencia de la gravedad. Inicialmente, se estudia este fenómeno en la Mecánica Cuántica, estableciendo su relación con el efecto túnel y la aproximación WKB. Haciendo uso de la integral de camino euclideana y la aproximación del punto estacionario, se obtiene una expresión analítica para la tasa de decaimiento del falso vacío Γ a primer orden en h. Posteriormente, se generaliza este formalismo para la Teoría Cuántica de Campos del campo escalar. Se demostrará que, en este caso, el decaimiento del falso vacío tiene como resultado la nucleación y evolución de una burbuja de verdadero vacío en el espacio-tiempo de Minkowski.