粒子产生背景下的量子场密度矩阵

我们考虑在破坏真空稳定性的背景（粒子产生背景）下量子场的时间演化。我们的目标是研究在演化过程中，从给定的任意初始状态（在初始时刻给定的任意密度算符）演化而来的最终量子态（最终时刻的密度算符）的精确形式。我们找到了一个生成泛函，它使我们能够得到任意初始状态的密度算符。通过对反粒子（粒子）子系统的状态进行平均，我们获得了粒子（反粒子）子系统的约化密度算符的显式形式。通过研究单粒子关联函数，我们建立了这些函数与约化密度算符之间的一一对应关系。结果表明，在一般情况下，初始状态中玻色子（例如胶子）的存在会增加同类玻色子的产生率。我们讨论了即使完整系统的最终状态并非热平衡态，单粒子分布是否也能呈现热形式的问题（及其与夸克-胶子等离子体形成初始阶段的关系）。在这方面，我们讨论了类电场产生的粒子对在某些情况下可以模拟单粒子热分布的情形。我们将我们的技术应用于缓慢变化的类电背景（电场、SU(3) 色电场和度规）中的一些QFT问题。特别地，我们研究了在可忽略外场开启与关闭效应的情况下，所产生粒子的平均数随时间与温度的行为。结果表明，在高温与缓慢变化的电场中，粒子产生率显著依赖于时间。