Выбрать главу

0

Φ

+

(x) ,

t→-∞

то посыле некоторых вычислений можно получить редукционные соотношения типа

a',b'

|

S

|

a,b

 =

i

d

4

x e

-ipa⋅x

(2π)

3/2

×(

2

+ m

2

) ⟨

a',b'

|

Φ

+

(x)

|

b

⟩ .

a

a

Мы не будем выводить редукционных соотношений или выписывать их полный набор, который можно найти в книге [40], но приведем лишь несколько типичных примеров их использования. Если кроме бозона a "редуцировать" также бозон a', то получается соотношение

a',b'

|

S

|

a,b

 =

i

 ×

-i

d

4

x

d

4

y e

-ip⋅x

e

ip⋅y

(2π)

3/2

(2π)

3/2

×

(

2

 + m

2

)(

2

 + m

2

)⟨

b'

|

(y)Φ

+

(x)

|

b

⟩ .

x

a

y

a'

a'

В результате применения редукционных соотношений в конечном счете получаем фурье-образ от вакуумного среднего T-произведения четырех операторов полей

0

|

(y)Φ

(z)Φ

+

(x)Φ

+

(w)

|

0

⟩ .

a'

b'

a

b

Обобщение этой процедуры на случай спинорных или векторных полей производится весьма просто. Например, заменяя скалярную частицу a на фермион с импульсом ра и спином σ и обозначая соответствующее ему поле буквой ψ, получаем

⟨a',b'|S|(p

a

,σ),b⟩=

=

i

(2π)

3/2

d

4

x

a',b'

|

ψ

(x)

|

b

⟩(

+ m

a

)u(p,σ)

e

-ipa⋅x

.

Наконец, перейдем к теореме Вика. Выражения типа (2.1б) позволяют вычислить в каждом порядке теории возмущений элементы S-матрицы (или матричные элементы токов и гриновские функции). При этом используется теорема Вика. Рассмотрим хронологическое произведение двух свободных полей TΦ01 (x)1Φ02 (x)2. Поля Φi можно разложить по операторам рождения и уничтожения. Такое разложение имеет вид

Φ

i

(x)

=

1

d

k

(2π)

3/2

2k

0

×

{

e

-ik⋅x

ξ

+

(k,σ)a

+

(k,σ) + e

ik⋅x

ξ

-

(k,σ)a

+

-

(k,σ)

} ,

σ

где σ обозначает спиновое состояние, ξ± - соответствующие волновые функции, а a± и a+± - операторы рождения и уничтожения частиц (+) и античастиц (-). Коммутационные соотношения между операторами (символ [ , ] для фермионов должен интерпретироваться как антикоммутатор) имеют вид

[

a

 

(k,σ),a

+

(k',σ')

]

±

±

=

 

σσ'

k

0

δ(

k

-

k'

) ,

 

[

a

 

 ,a

+

]

+

-

=

0 ;

они могут быть использованы для проверки того, что разность между хронологическим и нормальным произведениями операторов

0

(x

 

0

(x

 

) -

:

Φ

0

(x

 

0

(x

 

)

: ≡

Φ

0

(x

 

0

(x

 

)

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

2

2

представляет собой c-число, называемое сверткой. Отсюда видно, что свертка совпадает с вакуумным средним от T-произведения (пропагатором):

Φ

0

(x

 

0

(x

 

)

 =

0

|

0

(x

 

0

(x

 

)

|

0

 ≡

0

(x

 

0

(x

 

)

 

.

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

2

2

0

Повторяя эту процедуру многократно, скажем для выражения (2.1), получим, что хронологическое произведение Tℒ0int…ℒ0int можно записать в виде комбинации сверток, умноженных на нормально упорядоченные произведения операторов. Это утверждение и составляет содержание теоремы Вика. Матричные элементы от этих выражений легко вычисляются, и для каждого члена разложения S - матрицы по теории возмущений получается вполне определенный результат. Фейнмановские правила диаграммной техники автоматически учитывают все упомянутые выше требования и позволяют прямо по соответствующим фейнмановским графикам записать окончательный результат. Правила диаграммной техники для квантовой хромодинамики приведены в приложении Г (см. также § 42, в котором некоторые из них выводятся).