量子场论讲义1-4(3)

2019-03-23 14:44

11

DetA=1, a44??1的E类变換称为正Lorentz变换,detA??1 , a44??1的E和P变换,称为完全Lorentz变换。 例:

(a) 恒等变换

条件是: x???x? 变换矩阵为

??1000?A??0100??? ?0010??0001??detA=+1,a44??1,属于E类,是连续变换。 (b) 空间反演变换条件是:?

x????x, t’=t

变换矩阵为

???1000?0?100?A???? ?00?10??0001??detA=-1, a44?0,属于P类,是分立变换。 (c) 时间反演变换

条件是 : ?x???x, t’=-t

变换矩阵为

??1000?A??0100???0010? ??000?1??detA=-1,a44?0,属于T类,是分立变换。 (d) 时间空间联合反演变换条件是: ?x????

x, t’=-t

变换矩阵为

???1000?A??0?100??? ?00?10??000?1??detA=1, a44?0,属于R类,是分立变换。

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2. 无穷小变换

在恒等变换邻域作无穷小变换

a?????????? (1.27)

式中???是无穷小量,将上式代入正交条件(1.23)式知

???????? (1,28)

???是反对称的。因为detA=+1,a44??1,属于E类,是连续变换。

变换式(1,27)可写为矩阵形式

iA?I????J?? (1,29)

2由 ???的反对称性,可将???改写为

????11(???????)????(?????????????)22 1????(J??)??2式中

(J??)????i(?????????????) (1.30)

J??是4?4矩阵,(1.30)是它的(?,?)矩阵元的表示,例如(J12)12??i,(J23)23??i 等,有:

?0?i?i0J??12?00?00??0?0J??31?i?0??0?0 J??23?0??000??0000??0?0?000??0?i0?i00?000?

?0?i0??000? (1.31)

000?000??J??也可表为

J????i?E???E??? ?1.32?

式中E??是除矩阵元??,??为1之外,其余为0的矩阵.可见,J??是三度空间角动量矩阵的四度时空推广.J??满足对易关系:

12

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?J??,J?????i?J??????J??????J??????J?????? ?1.33?

1?ijkJk, Ki?J4i ?1.34? 2式中

若令 Ji??ijk??1若ijk是1,2,3的一个偶排列???0其它情况 ???1若ijk是1,2,3的一个奇排列则有对易关系:

Ji,Jj?i?ijkJkijijk?? ?J,K??i?K?K,K???i?Jkijijk ?1.35?

k

3.有限变换

对于无穷小变换

i???s??i A????1????s???e22若作连续的有限多次N的无穷小变换,即

A?b??A???A???A???A??????A?????

N称有限变换。令:

b???N????

??ib?i?由于 A?b???1????s?????1????s???

?2??2N?NNx??依公式: lim?1???ex

N???N?有

1i???e2b??s?? A?b??lim?1?b??s???N???N2?即有限变换的生成元s??与无穷小变换的生成元相同,只是结构常数不同。因而有限变换的性质可用无穷小变换作研究,这给处理问题带来方便。

4.场量的变换

?设场物理量由?(x,t)描述,当时空作Lorentz变换时,

X??AX

NNi场函数也可能改变,设场量的变换矩阵为?(A).

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??(x?,t?)??(A)?(x,t) (1.36)

?(A)依赖于变换矩阵A。对于无穷小变换

iA?1????s??

2??可将?(A)按???展开

?(A)?1???????2?????(???)?????

????0略去高阶无穷小,?可表示为

i?(A)?1????????

2场量的改变是

??(x)???(x?)??(x)??????????(x)

场量的改变也可表为

i2??(x)??'(x')??(x')??(x')??(x)??????x? (1.37)

式中

???(x)??'(x)??(x) (1.38a)

?x?(x)??(x')??(x)????(x)?x (1.38b)

???脚标?表示坐标不变,场函数改变(在某点场函数的变化),?x?脚标x表示

场函数不变,坐标改变。将???定义为场的主动变换,它着重于场量?(x)的泛函变化。

从(1.37)及(1.38b)知,主动变换可表为

???????????x? (1.39)

由于 X??AX 或x??x??x 有 x?A?1x??A?1(x??x)?A?1x??x 则

??(x?)???(x)???(A?1x?)

??(x)???(A?1x)???(x??x)??[?(x)???(x)?x?] ?x?14

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结合(1.38)式,主动变换可表为:

???(x)??[?(x)??????x?]??(x,t) (1.40)

它与场的变换算子有关,不同的场的主动变换因场变换算子?不同而异。

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?


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