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作为镜子的Unruh-DeWitt探测器：动态反射率与卡西米尔效应

DOI：10.1103/PhysRevD.98.105010 期刊：Physical Review D 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 我们证明，在(1+1)维度中与无质量标量场导数耦合的Unruh-DeWitt谐振子探测器能够模拟自由空间中的原子镜。在不引入场的狄利克雷边界条件情况下，该探测器或原子镜的反射率由探测器内部谐振子与场的相互作用动态决定。当谐振子-场耦合较强时，量子场的宽频范围在后期能被探测器镜面大部分反射。通过构建两个此类探测器镜面组成的腔体模型，我们可以观察到腔内量子场如何从连续谱演变为准离散谱——这在后期会产生负卡西米尔能量密度。数值计算表明，只有当紫外截断足够大（此时两个内部谐振子始终可分离）时，腔内的卡西米尔能量密度才会收敛。
作者： Shih-Yuin Lin
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研究概述 实验方案

研究目的

为证明(1+1)维中与无质量标量场导数耦合的Unruh-DeWitt谐振子探测器可模拟自由空间中的原子镜面——动态确定反射率而无需引入狄利克雷边界条件，并探究由这类探测器镜面构建的腔体模型中的卡西米尔效应。

研究成果

研究表明，Unruh-DeWitt探测器能有效模拟原子镜，其反射率由探测器内部振子与场的相互作用动态决定。在强耦合区域，这类探测器镜面可反射量子场的宽频范围。包含两个此类镜面的腔体模型显示，腔内量子场会演化为准离散谱，最终产生负卡西米尔能量密度。该发现凸显了利用Unruh-DeWitt探测器模拟原子镜并研究腔体环境中量子场现象的潜力。

研究不足

该研究限于(1+1)维空间并假设标量场无质量。数值计算要求卡西米尔能量密度收敛时具有足够大的紫外截断值，且模型的有效性可能受振子-场耦合强度的限制。

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