0000000001069462
AUTHOR
Olli Koskivaara
showing 6 related works from this author
Tachyonic production of dark relics : a non-perturbative quantum study
2023
We study production of dark relics during reheating after the end of inflation in a system consisting of a non-minimally coupled spectator scalar field and the inflaton. We derive a set of renormalized quantum transport equations for the one-point function and the two-point function of the spectator field and solve them numerically. We find that our system can embody both tachyonic and parametric instabilities. The former is an expected result due to the non-minimal coupling, but the latter displays new features driven by a novel interplay of the two-point function with the Ricci scalar. We find that when the parametric instability driven by the two-point function takes place, it dominates …
Quantum transport and the phase space structure of the Wightman functions
2019
We study the phase space structure of exact quantum Wightman functions in spatially homogeneous, temporally varying systems. In addition to the usual mass shells, the Wightman functions display additional coherence shells around zero frequency $k_0=0$, which carry the information of the local quantum coherence of particle-antiparticle pairs. We find also other structures, which encode non-local correlations in time, and discuss their role and decoherence. We give a simple derivation of the cQPA formalism, a set of quantum transport equations, that can be used to study interacting systems including the local quantum coherence. We compute quantum currents created by a temporal change in a par…
Non-equilibrium dynamics of a scalar field with quantum backreaction
2021
We study the dynamical evolution of coupled one- and two-point functions of a scalar field in the 2PI framework at the Hartree approximation, including backreaction from out-of-equilibrium modes. We renormalize the 2PI equations of motion in an on-shell scheme in terms of physical parameters. We present the Hartree-resummed renormalized effective potential at finite temperature and critically discuss the role of the effective potential in a non-equilibrium system. We follow the decay and thermalization of a scalar field from an initial cold state with all energy stored in the potential, into a fully thermalized system with a finite temperature. We identify the non-perturbative processes of …
Skaalainvarianssi kvanttimekaniikassa
2013
Tässä tutkielmassa tarkastellaan klassisesti skaalainvarianttia systeemiä kvanttimekaniikan keinoin. Lähtökohdaksi otetaan klassinen mekaniikka, ja tarkastelemalla vaikutusintegraalia todetaan, että ainoa systeemin skaalainvarianssin takaava potentiaali on muotoa D/r^2, missä D on vakio. Tämän jälkeen siirrytään ratkaisemaan Schrödingerin yhtälöä kyseiselle potentiaalille. Ensiksi huomataan, että dimensioanalyysin perusteella sidottuja tiloja esittäviä ratkaisuja ei voi olla. Lisäksi havaitaan negatiivisia energioita vastaavien tilojen olevan ongelmallisia. Nämä ongelmat asetetaan kuitenkin sivuun, ja ratkaistaan ominaisarvo-ongelma suoraviivaisesti. Tuloksena saadaan negatiivisille energio…
Exact solutions of a Dirac equation with a varying CP-violating mass profile and coherent quasiparticle approximation
2015
Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkastellaan aikariippuvan taustan omaavan Wightmanin funktion faasiavaruuden rakennetta. Aluksi esittelemme koherentin kvasihiukkasapproksimaation (cQPA), joka on epätasapainoilmiöiden tutkimiseen soveltuva lähestymistapa äärellisen lämpötilan kenttäteoriaan. Osoitamme cQPA:n avulla, että jos tarkastelemme systeemiä, joka ei ole translaatioinvariantti, sen faasiavaruudessa on perinteisten massakuoria vastaavien hiukkas- ja antihiukkasratkaisujen lisäksi uudenlaista rakennetta. Tämä hiukkasten välistä epälokaalia kvanttikoherenssia kuvaava rakenne ilmenee nollaliikemääräkuorella k_0 = 0. Seuraavaksi otamme tarkasteltavaksemme ongelman, jossa koherenssirakentee…
Non-equilibrium quantum phenomena in the early universe
2023
Tässä väitöskirjassa kehitetään ja sovelletaan fysiikan ongelmiin kvanttikenttäteoreettisia tekniikoita epätasapainotilanteissa. Spatiaalisesti homogeenisille ja isotrooppisille systeemeille johdetaan koherenssiefektit sisältävä kvanttikuljetusteoria, lähtien 2PI-formalismista efektiiviselle aktiolle. Teorian (koherentti kvasihiukkasapproksimaatio eli cQPA) mukaan kvanttikoherenssiefektit ilmenevät systeemin faasiavaruudessa singulaarisella k0 = 0 -kuorella. Kuoren olemassaolo todennetaan ja faasiavaruusrakennetta tarkastellaan yleisemmin konstruoimalla fermionisen systeemin kaksipistefunktio eksaktisti tietyn ajasta riippuvan massaprofiilin tapauksessa. Eksakteja ratkaisuja käytetään myös …