Este trabalho tem como objetivo discutir o comportamento de campos quânticos à temperatura finita. Primeiramente introduziremos os ingredientes relativísticos, quânticos e térmicos de maneira fenomenológica (PlanckEinstein) ao descrever o comportamento das partículas de radiação em equilíbrio com uma cavidade, o celebrado problema do corpo negro. Em seguida, mostraremos que a linguagem implícita do fenômeno físico em questão é uma linguagem de campos escalares não massivos de Klein-Gordon-Fock em (3 + 1) dimensões em equilíbrio térmico. Com este intuito, estudaremos o problema no formalismo de operadores e, a posteriori, no formalismo de integração funcional via matriz densidade de estados. Além disso, abordaremos o problema em diferentes representações (coordenadas/momento). A conexão entre uma teoria quântica no espaço de Minkowski e uma teoria quântica em equilíbrio no espaço Euclidiano por meio de uma rotação de Wick (tempo imaginário) será mostrada por meio das transformações de similaridade.
Palavras-chave: Teoria Clássica de Campos; Teoria Quântica de Campos; Teoria Quântica de Campos TérmicaThe aim of this work is to discuss the behavior of quantum fields at finite temperature. Initially, we will introduce phenomenologically the basic relativistic, quantum and thermal elements (Planck-Einstein), by describing the behavior of radiation in equilibrium with a cavity, the celebrated black body problem. Then, we will show that a proper language for describing this physical phenomena is the language of non-massive scalar fields (Klein-GordonFock) in (3 + 1) dimensions, at thermal equilibrium. For this purpose, we will study the problem in the formalism of operators and a posteriori in the formalism of functional integration, by considering the density matrix of states. In addition, we will approach the problem in different representations (coordinates/momentum). The connection between a quantum theory in Minkowski space-time and a quantum theory in thermal equilibrium in Euclidean space by means of a Wick rotation (imaginary time) will be implemented by means of the appropriate similarity transformations. Keywords: Classical Field Theory; Quantum Field Theory; Thermal Quantum Fields Theory.
Aspectos introdutóriosA evolução das idéias sobre o significado do calor ao longo da jornada humana em busca do conhecimento tem um papel importante na história da ciência. Como uma fagulha, ela se origina no primeiro hominídeo que dominou a técnica necessária para se fazer o fogo, observando a existência do fenômeno na natureza, e se prolonga até os tempos atuais em que físicos estudam e especulam sobre a natureza e propriedades microscópicas da radiação e sua interação com a matéria, ao mesmo tempo que exploram questões ainda não respondidas sobre a termodinâmica de buracos negros, por exemplo. A descrição microscó-pica da natureza remonta de frases poéticas gregas como as de Demócrito, na qual a matéria consiste em pequenas partículas indivisíveis chamadas "átomos" movendo-se pelo espaço vazio, uma visão conceitualmente ...