@phdthesis{Lewandowski2019,
  author    = {Lewandowski, Max},
  title     = {Hadamard states for bosonic quantum field theory on globally hyperbolic spacetimes},
  doi       = {10.25932/publishup-43938},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-439381},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {v, 69},
  year      = {2019},
  abstract  = {Quantenfeldtheorie auf gekr{\"u}mmten Raumzeiten ist eine semiklassische N{\"a}herung einer Quantentheorie der Gravitation, im Rahmen derer ein Quantenfeld unter dem Einfluss eines klassisch modellierten Gravitationsfeldes, also einer gekr{\"u}mmten Raumzeit, beschrieben wird. Eine der bemerkenswertesten Vorhersagen dieses Ansatzes ist die Erzeugung von Teilchen durch die gekr{\"u}mmte Raumzeit selbst, wie zum Beispiel durch Hawkings Verdampfen schwarzer L{\"o}cher und den Unruh Effekt. Andererseits deuten diese Aspekte bereits an, dass fundamentale Grundpfeiler der Theorie auf dem Minkowskiraum, insbesondere ein ausgezeichneter Vakuumzustand und damit verbunden der Teilchenbegriff, f{\"u}r allgemeine gekr{\"u}mmte Raumzeiten keine sinnvolle Entsprechung besitzen. Gleichermaßen ben{\"o}tigen wir eine alternative Implementierung von Kovarianz in die Theorie, da gekr{\"u}mmte Raumzeiten im Allgemeinen keine nicht-triviale globale Symmetrie aufweisen. Letztere Problematik konnte im Rahmen lokal-kovarianter Quantenfeldtheorie gel{\"o}st werden, wohingegen die Abwesenheit entsprechender Konzepte f{\"u}r Vakuum und Teilchen in diesem allgemeinen Fall inzwischen sogar in Form von no-go-Aussagen manifestiert wurde. Beim algebraischen Ansatz f{\"u}r eine Quantenfeldtheorie werden zun{\"a}chst Observablen eingef{\"u}hrt und erst anschließend Zust{\"a}nde via Zuordnung von Erwartungswerten. Obwohl die Observablen unter physikalischen Gesichtspunkten konstruiert werden, existiert dennoch eine große Anzahl von m{\"o}glichen Zust{\"a}nden, von denen viele, aus physikalischen Blickwinkeln betrachtet, nicht sinnvoll sind. Dieses Konzept von Zust{\"a}nden ist daher noch zu allgemein und bedarf weiterer physikalisch motivierter Einschr{\"a}nkungen. Beispielsweise ist es nat{\"u}rlich, sich im Falle freier Quantenfeldtheorien mit linearen Feldgleichungen auf quasifreie Zust{\"a}nde zu konzentrieren. Dar{\"u}ber hinaus ist die Renormierung von Erwartungswerten f{\"u}r Produkte von Feldern von zentraler Bedeutung. Dies betrifft insbesondere den Energie-Impuls-Tensor, dessen Erwartungswert durch distributionelle Bil{\"o}sungen der Feldgleichungen gegeben ist. Tats{\"a}chlich liefert J. Hadamard Theorie hyperbolischer Differentialgleichungen Bil{\"o}sungen mit festem singul{\"a}ren Anteil, so dass ein geeignetes Renormierungsverfahren definiert werden kann. Die sogenannte Hadamard-Bedingung an Bidistributionen steht f{\"u}r die Forderung einer solchen Singularit{\"a}tenstruktur und sie hat sich etabliert als nat{\"u}rliche Verallgemeinerung der f{\"u}r flache Raumzeiten formulierten Spektralbedingung. Seit Radzikowskis wegweisenden Resultaten l{\"a}sst sie sich außerdem lokal ausdr{\"u}cken, n{\"a}mlich als eine Bedingung an die Wellenfrontenmenge der Bil{\"o}sung. Diese Formulierung schl{\"a}gt eine Br{\"u}cke zu der von Duistermaat und H{\"o}rmander entwickelten mikrolokalen Analysis, die seitdem bei der {\"U}berpr{\"u}fung der Hadamard-Bedingung sowie der Konstruktion von Hadamard Zust{\"a}nden vielfach Verwendung findet und rasante Fortschritte auf diesem Gebiet ausgel{\"o}st hat. Obwohl unverzichtbar f{\"u}r die Analyse der Charakteristiken von Operatoren und ihrer Parametrizen sind die Methoden und Aussagen der mikrolokalen Analysis ungeeignet f{\"u}r die Analyse von nicht-singul{\"a}ren Strukturen und zentrale Aussagen sind typischerweise bis auf glatte Anteile formuliert. Beispielsweise lassen sich aus Radzikowskis Resultaten nahezu direkt Existenzaussagen und sogar ein konkretes Konstruktionsschema f{\"u}r Hadamard Zust{\"a}nde ableiten, die {\"u}brigen Eigenschaften (Bil{\"o}sung, Kausalit{\"a}t, Positivit{\"a}t) k{\"o}nnen jedoch auf diesem Wege nur modulo glatte Funktionen gezeigt werden. Es ist das Ziel dieser Dissertation, diesen Ansatz f{\"u}r lineare Wellenoperatoren auf Schnitten in Vektorb{\"u}ndeln {\"u}ber global-hyperbolischen Lorentz-Mannigfaltigkeiten zu vollenden und, ausgehend von einer lokalen Hadamard Reihe, Hadamard Zust{\"a}nde zu konstruieren. Beruhend auf Wightmans L{\"o}sung f{\"u}r die d'Alembert-Gleichung auf dem Minkowski-Raum und der Herleitung der avancierten und retardierten Fundamentall{\"o}sung konstruieren wir lokal Parametrizen in Form von Hadamard-Reihen und f{\"u}gen sie zu globalen Bil{\"o}sungen zusammen. Diese besitzen dann die Hadamard-Eigenschaft und wir zeigen anschließend, dass glatte Bischnitte existieren, die addiert werden k{\"o}nnen, so dass die verbleibenden Bedingungen erf{\"u}llt sind.},
  language  = {en}
}