Energia własna - Self-energy

W większości fizyki teoretycznej, takiej jak teoria pola kwantowego , energia, którą cząstka ma w wyniku zmian, które sama wywołuje w swoim środowisku, określa energię własną i reprezentuje wkład w energię lub masę efektywną cząstki w wyniku interakcji między cząstka i jej otoczenie. W elektrostatyce energia potrzebna do złożenia rozkładu ładunku przybiera postać energii własnej, sprowadzając ładunki składowe z nieskończoności, gdzie siła elektryczna spada do zera. W kontekście materii skondensowanej, odnoszącej się do elektronów poruszających się w materiale, energia własna reprezentuje potencjał odczuwany przez elektron w wyniku interakcji otaczającego go ośrodka. Ponieważ elektrony odpychają się, poruszający się elektron polaryzuje lub powoduje przemieszczenie elektronów w swoim sąsiedztwie, a następnie zmienia potencjał poruszających się pól elektronowych. Te i inne efekty pociągają za sobą energię własną. ${\ displaystyle \ Sigma}$

Charakterystyka

Matematycznie energia ta jest równa tzw. Wartości powłoki masy właściwego operatora energii własnej (lub właściwego operatora masy ) w reprezentacji pędu-energii (a dokładniej razy tej wartości). W tej lub innych reprezentacjach (takich jak reprezentacja czasoprzestrzenna) energia własna jest obrazowo (i ekonomicznie) reprezentowana za pomocą diagramów Feynmana , takich jak ten pokazany poniżej. Na tym konkretnym diagramie trzy linie proste ze strzałkami przedstawiają cząstki lub propagatory cząstek , a linia falista - interakcję cząstka-cząstka; usuwając (lub amputując ) skrajnie lewą i prawą skrajną linię prostą na poniższym schemacie (te tak zwane linie zewnętrzne odpowiadają zadanym wartościom np. pędu i energii lub czteropędu ), zachowuje się udział w operatorze energii własnej (na przykład w reprezentacji pędu-energii). Korzystając z niewielkiej liczby prostych reguł, każdy diagram Feynmana można łatwo wyrazić w odpowiadającej mu formie algebraicznej. ${\ displaystyle \ hbar}$

Ogólnie rzecz biorąc, wartość w powłoce masy operatora energii własnej w reprezentacji energii pędu jest złożona . W takich przypadkach to rzeczywista część tej energii własnej jest utożsamiana z fizyczną energią własną (nazywaną powyżej „energią własną” cząsteczki); odwrotność części urojonej jest miarą czasu życia badanej cząstki. Dla jasności, wzbudzenia elementarne lub cząstki ubrane (patrz quasi-cząstka ) w układach oddziałujących różnią się od stabilnych cząstek w próżni; ich funkcje stanu składają się ze skomplikowanych superpozycji stanów własnych leżącego u podstaw układu wielocząstkowego, które tylko chwilowo, jeśli w ogóle, zachowują się jak te specyficzne dla izolowanych cząstek; wyżej wymieniony czas życia to czas, w którym ubrana cząstka zachowuje się tak, jakby była pojedynczą cząstką o dobrze określonym pędzie i energii.

Operator energii własnej (często oznaczany i rzadziej ) jest powiązany z nagimi i ubranymi propagatorami (często oznaczanymi odpowiednio przez i ) za pomocą równania Dysona (nazwanego na cześć Freemana Johna Dysona ): ${\ displaystyle \ Sigma _ {} ^ {}}$${\ displaystyle M _ {} ^ {}}$${\ displaystyle G_ {0} ^ {}}$${\ displaystyle G _ {} ^ {}}$

${\ Displaystyle G = G_ {0} ^ {} + G_ {0} \ Sigma G.}$

Mnożenie po lewej stronie przez odwrotność operatora i po prawej stronie przez plony ${\ displaystyle G_ {0} ^ {- 1}}$${\ displaystyle G_ {0}}$${\ displaystyle G ^ {- 1}}$

${\ Displaystyle \ Sigma = G_ {0} ^ {- 1} -G ^ {- 1}.}$

Foton i gluon nie dostać masę poprzez renormalizacji ponieważ miernik symetria chroni je przed dostaniem się masę. Jest to konsekwencja tożsamości Warda . W-boson i Z boson się ich masy za pośrednictwem mechanizmu Higgs ; ulegają masowej renormalizacji poprzez renormalizację teorii elektrosłabej .

Cząstki neutralne z wewnętrznymi liczbami kwantowymi mogą mieszać się ze sobą poprzez wytwarzanie wirtualnych par . Podstawowym przykładem tego zjawiska jest mieszanie się neutralnych kaonów . Przy odpowiednich założeniach upraszczających można to opisać bez kwantowej teorii pola .

Inne zastosowania

W chemii energia własna lub energia Born jonu to energia związana z polem samego jonu.

W stanie stałym i skondensowanej względu fizycznych samodzielnych energii i mnóstwo powiązanych kwazicząstka właściwości są obliczane przez Funkcja Greena metod i funkcji (teoretycznie wielu ciał) Greena z interakcji wzbudzenia o niskiej energii na podstawie konstrukcji zespół elektronicznych obliczeń. Energie własne znajdują również szerokie zastosowanie przy obliczaniu transportu cząstek przez otwarte układy kwantowe i osadzaniu subregionów w większych układach (na przykład powierzchni pół-nieskończonego kryształu).

Zobacz też

• Kwantowa teoria pola
• Odkurzacz QED
• Renormalizacja
• Siła własna
• Przybliżenie GW
• Teoria absorbera Wheelera – Feynmana

Bibliografia

• AL Fetter i JD Walecka, Quantum Theory of Many-Particle Systems (McGraw-Hill, Nowy Jork, 1971); (Dover, Nowy Jork, 2003)
• JW Negele i H.Orland, Quantum Many-Particle Systems (Westview Press, Boulder, 1998)
• AA Abrikosov, LP Gorkov i IE Dzyaloshinski (1963): Metody kwantowej teorii pola w fizyce statystycznej Englewood Cliffs: Prentice-Hall.
• Alexei M. Tsvelik (2007). Kwantowa teoria pola w fizyce materii skondensowanej (wyd. 2). Cambridge University Press. ISBN   978-0-521-52980-8 .
• AN Vasil'ev The Field Theoretic Renormalization Group in Critical Behavior Theory and Stochastic Dynamics (Routledge Chapman & Hall 2004); ISBN   0-415-31002-4 ; ISBN   978-0-415-31002-4 .Linki zewnętrzne
• John E. Inglesfield (2015). Metoda osadzania struktury elektronicznej . Publikowanie IOP. ISBN   978-0-7503-1042-0 .