Teoria efficace per il confinamento dinamico di cariche elettriche e momenti magnetici

This thesis project will analyze the dynamics of charged particles with intrinsic magnetic moments (spin) subjected to rapidly oscillating electromagnetic fields. The central objective is to study the dynamic stabilization mechanisms that allow the confinement of these particles, overcoming the constraints imposed by classical theorems on static field configurations. The theoretical approach of this thesis relies on the application of the effective theory formalism. It will explore how to derive an effective action that describes the evolution of the system over large time scales through a perturbative development that uses the particle's velocity as an expansion parameter. This approach allows for a unified treatment of the confinement of both electric charges and neutral particles with intrinsic magnetic moments by means of non-uniform oscillating magnetic fields. Furthermore, the connection between effective theory and the geometry of space-time will be explored. We will examine how the dynamical interaction can be reinterpreted as an "emergent gravity," in which the non-relativistic motion of particles is described through an effective metric with curvature, determined by the spatial distribution and frequency of the external field. This work aims to provide a rigorous theoretical understanding of these new confinement configurations, analyzing their potential implications for frontier research.

In questo progetto di tesi si analizzerà la dinamica di particelle cariche e dotate di momento magnetico intrinseco (spin) soggette a campi elettromagnetici caratterizzati da oscillazioni rapide. L’obiettivo centrale è lo studio dei meccanismi di stabilizzazione dinamica che permettono il confinamento di tali particelle, superando i vincoli imposti dai teoremi classici sulle configurazioni di campi statici. L'approccio teorico della tesi risiede nell’applicazione del formalismo di teoria efficace. Si studierà come sia possibile derivare un'azione efficace che descriva l'evoluzione del sistema su grandi scale temporali attraverso uno sviluppo perturbativo che utilizza la velocità della particella come parametro di espansione. Questo approccio permette di trattare in modo unitario il confinamento sia di cariche elettriche sia di particelle neutre dotate di un momento magnetico intrinseco mediante campi magnetici oscillanti non uniformi. Inoltre, verrà approfondita la connessione tra la teoria efficace e la geometria dello spazio-tempo. Si esaminerà come l'interazione dinamica possa essere reinterpretata come una “gravità emergente", in cui il moto non relativistico delle particelle viene descritto da una metrica efficace dotata di curvatura, determinata dalla distribuzione spaziale e dalla frequenza del campo esterno. Il lavoro intende fornire una comprensione teorica rigorosa di queste nuove configurazioni di confinamento, analizzandone le potenziali ricadute nella ricerca di frontiera.