Главная > Физика > Введение в теорию квантованных полей
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ГЛАВА I. КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СВОБОДНЫХ ПОЛЕЙ

§ 1. Лагранжев формализм

1.1. Поля и частицы.

Мы начинаем наше изложение с рассмотрения классической теории релятивистских волновых полей. Процедура квантования полей (глава II) приведет нас к понятию кван товых (квантованных) полей. Квантовое поле — это фундаментальная физическая концепция, в рамках которой формулируются и описываются свойства элементарных частиц и их взаимодействий.

Метод квантованных полей позволяет описывать систему многих частиц единым физическим объектом в обычном пространстве-времени — квантовым полем. Он также дает возможность описывать важнейшее свойство мира элементарных частиц — их взаимные превращения.

Хорошо известным в классической физике примером волнового поля является электромагнитное поле, описывающее взаимодействие электрически заряженных частиц. Классическое описание электромагнитного поля, основанное на уравнениях Максвелла, приводит к чисто волновым представлениям об электромагнетизме. Иногда также оказывается удобным рассматривать непрерывную систему — электромагнитное поле — в виде дискретной механической системы с бесконечно большим числом степеней свободы, точнее, в виде бесконечно большого числа так называемых осцилляторов поля. Подобное рассмотрение позволяет использовать при изучении поля аппарат классической механики.

Переход к корпускулярной, вернее, к единой корпускулярноволновой точке зрения осуществляется с помощью так называемой процедуры квантования, в которой полю сопоставляются дискретные кванты энергии, соответствующие различным возможным энергетическим состояниям осцилляторов поля. При этом говорят, что электромагнитные кванты являются частицами, описывающими взаимодействие электрически заряженных частиц. Масса покоя квантов электромагнитного поля равна нулю. Гамма-кванты обладают собственным моментом количества движения — спином. Это свойство находит свое отражение в том, что электромагнитное поле 4-х-компонентно, оно описывается 4-векторным потенциалом А.

Свойства волновых полей, соответствующие другим частицам (электронам, нуклонам, мезонам и т. д.), также отражают спиновые, зарядовые и прочие характеристики этих частиц. Указанные

частицы отождествляются с квантами соответствующих полей и описывают взаимодействие между другими частицами, являющимися источниками данного волнового поля. Известный пример подобного соответствия представляют -мезоны, являющиеся квантами поля, описывающего основную часть взаимодействия между нуклонами. Можно сказать, что ядерныесилы в основном «переносятся» пионами.

Таким образом, квантовая теория взаимодействующих волновых полей представляет собой теорию взаимодействия элементарных частиц.

Мы рассмотрим сначала классическую теорию свободных волновых полей (глава I), затем квантовую теорию свободных волновых полей (глава II) и, наконец, теорию взаимодействующих квантованных полей.

При изложении теории классических полей в целях наглядности мы будем иногда использовать понятия, связанные с характеристиками соответствующих частиц (масса, спин и т. п.). При этом следует иметь в виду, что полный смысл эти понятия приобретают лишь после квантования.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление