Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: O efeito Casimir em sistemas de N cavidades
Autor(es): PEREIRA, David Marques Pereira
Primeiro Orientador: AGUIRRE, Alexis Roa
Resumo: Este trabalho investiga o efeito Casimir em sistemas de múltiplas cavidades por meio de duas abordagens teóricas complementares. Primeiro, no âmbito das teorias integráveis de campos quânticos, analisamos o modelo massivo de sine-Gordon em (1+1) dimensões utilizando o formalismo do Boundary Thermodynamic Bethe Ansatz (BTBA). Propomos e validamos um esquema de generalização para N placas idênticas, derivando uma expressão em forma fechada para a energia de Casimir. A consistência do método ´e verificada explicitamente pela recuperação dos resultados conhecidos no limite conforme para n = 2 e a extensão do método ´e realizada ao testar o caso n = 3 placas. Segundo, estudamos um modelo realista de folhas de plasma empilhadas, desenvolvido no projeto Archimedes, que visa medir o peso das flutuações do vácuo. Utilizando um formalismo canônico `a temperatura finita e uma abordagem de matriz de transferência para as funções geradoras, realizamos uma análise detalhada do comportamento assintótico para um grande número de cavidades N. Nossa principal contribuição anal´ıtica demonstra a existência de um limite finito para a energia por cavidade, limN→∞ EN/N = A, confirmando indicações numéricas. Mostramos que a energia total segue EN ≈ NE1 + Δ, onde a correção de acoplamento Δ satura para um valor constante, conduzindo a um comportamento aditivo efetivo com uma pequena correção assintótica (∼ 3%). Adicionalmente, fornecemos uma descrição termodinâmica do sistema multicamada, introduzindo um potencial químico de camada e derivando quantidades relacionadas como entropia e energia interna. Os resultados conectam a teoria quântica de campos fundamental com potenciais aplicações experimentais, oferecendo novos insights sobre a não aditividade e o limite termodinâmico das forças de Casimir em meios estruturados.
Abstract: This work investigates the Casimir effect in multiple cavity systems using two complementary theoretical approaches. First, within the framework of integrable quantum field theories, we analyze the massive sine-Gordon model in (1+1) dimensions using the Boundary Thermodynamic Bethe Ansatz (BTBA) formalism. We propose and validate a generalization scheme for N identical plates, deriving a closed-form expression for the Casimir energy. The method’s consistency is explicitly verified by recovering known results in the conformal limit for n = 2 and the method is expanded by analyzing the case n = 3 plates. Second, we study a realistic model of stacked plasma sheets, developed within the Archimedes project, which aims to measure the weight of vacuum fluctuations. Using a finite-temperature canonical formalism and a transfer matrix approach for generating functions, we perform a detailed analysis of the asymptotic behavior for a large number of cavities N. Our main analytical contribution demonstrates the existence of a finite limit for the energy per cavity, limN→∞ EN/N = A, confirming numerical indications. We show that the total energy follows EN ≈ NE1 + Δ, where the coupling correction Δ saturates to a constant value, leading to an effectively additive behavior with a small asymptotic correction (∼ 3%). Furthermore, we provide a thermodynamic description of the multilayer system, introducing a layer chemical potential and deriving related quantities such as entropy and internal energy. The results bridge fundamental quantum field theory with potential experimental applications, offering new insights into the non-additivity and thermodynamic limit of Casimir forces in structured media.
Palavras-chave: Efeito Casimir
Modelo de plasma
Multicavidades
Projeto Arquimedes
sistemas integráveis,
Temperatura finita
CNPq: CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::FÍSICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Física
Citação: PEREIRA, David Marques Pereira. O efeito Casimir em sistemas de N cavidades. 2026. 44 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4374
Data do documento: 24-Fev-2026
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