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¿Cómo aniquilación y creación de los operadores actúan sobre los fermiones?

Estoy tomando un curso de introducción en QFT. Durante la cuantización del campo de Dirac, mi libro de texto le da un montón de información sobre cómo aniquilación y creación de operadores que actúan en el vacío, pero nada acerca de cómo actúan en la no-vacío de los estados. Necesito estos para calcular $$ \int \frac{\mathrm d^3 p}{(2\pi)^3} \sum_s \left( {a^s_ {{\vec{p}}}}^\daga, un^s_ {{\vec{p}}} - {b^s_ {{\vec{p}}}}^\daga b^s_ {{\vec{p}}} \right) |\vec{k},s \rangle, $$ donde ${a^s_ {{\vec{p}}}}^\dagger, {b^s_ {{\vec{p}}}}^\dagger $ son la creación de operador para fermiones y anti-fermiones, respectivamente, y $ {a^s_ {{\vec{p}}}},{b^s_ {{\vec{p}}}}$ son la aniquilación de los operadores de fermiones y anti-fermiones respectivamente. He buscado en google, pero no pude encontrar nada, después de 1 hora de búsqueda.

Son capaces de decirme cómo ${a^s_ {{\vec{p}}}}^\dagger, {b^s_ {{\vec{p}}}}^\dagger, {a^s_ {{\vec{p}}}},{b^s_ {{\vec{p}}}}$ ley sobre la no-vacío de los estados?

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flippiefanus Puntos 1

El procedimiento básico es el siguiente: $$ a_r(\mathbf{k}_1) |\mathbf{k}_2,s\rangle = a_r(\mathbf{k}_1) a_s^{\dagger}(\mathbf{k}_2) |0\rangle = \{a_r(\mathbf{k}_1), a_s^{\dagger}(\mathbf{k}_2) \}|0\rangle = |0\rangle (2\pi)^2\omega_1 \delta(\mathbf{k}_1-\mathbf{k}_2) \delta_{rs} , $$ donde $|\mathbf{k}_2,s\rangle$ se supone que es un fermión estado. Para un anti-fermión estado se podría utilizar la $b$-operadores, en su lugar. La razón por la que uno puede expresar esto en términos de la anti-colector es debido a $ a_r(\mathbf{k}_1) |0\rangle = 0$. El detalle de la expresión final depende de la anti-conmutación relación que usted utilice. Aquí he utilizado un Lorentz convariant versión.

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Canadazeus Puntos 11

Si usted necesita para calcular $$ \int \frac{d^3 p}{(2\pi)^3} \sum_s ( {a^s_ {{\vec{p}}}}^\daga, un^s_ {{\vec{p}}} - {b^s_ {{\vec{p}}}}^\daga b^s_ {{\vec{p}}} ) |\vec{k},r \rangle, $$ usted necesitará ${a^s_ {{\vec{p}}}}^\dagger a^s_ {{\vec{p}}}|\vec{k},r \rangle$${b^s_ {{\vec{p}}}}^\dagger b^s_ {{\vec{p}}} |\vec{k},r \rangle$. Ya que se trata de campos de Dirac, te estas utilizando el anti-relaciones de conmutación (con la adecuada normalización de los factores - y no sé cuál es el convenio que se esté usando): $$ \{{a^s_ {{\vec{p}}}},{a^r_ {{\vec{p}}}}^\daga\}=\delta_{sr}\delta(\vec{p}-\vec{p}),\\ \{{b^s_ {{\vec{p}}}},{b^r_ {{\vec{p}}}}^\daga\}=\delta_{sr}\delta(\vec{p}-\vec{p}),\\ \{{a^s_ {{\vec{p}}}},{b^r_ {{\vec{p}}}}^\daga\}=\{{b^s_ {{\vec{p}}}},{a^r_ {{\vec{p}}}}^\daga\}=0.\\ $$ y saber que ${a^s_ {{\vec{p}}}}|0\rangle={b^s_ {{\vec{p}}}}|0\rangle=0$.

De ello se desprende la respuesta con el mismo procedimiento de @flippiefanus utilizado.

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Herr_Mitesch Puntos 204

Resultado: La única cosa que usted realmente necesita para este cálculo es la definición de un(anti)-partícula de los estados (a continuación) y la aplicación de la aniquilación de los operadores en los que, dadas por

$$a_{\vec p_1}^{s_1} |\vec p_2, s_2;0,0\rangle =\delta_{s_1, s_2} \delta^3\left(\vec p_1 - \vec p_2\right) |0\rangle,\\b_{\vec q_1}^{r_1} |0,0;\vec q_2, r_2\rangle=\delta_{r_1, r_2} \delta^3\left(\vec q_1 - \vec q_2\right) |0\rangle.\\\\$$

Derivación: Que se solicita la acción de los operadores de creación y aniquilación de partículas de los estados, dado por $$|\vec p, s; \vec 0, 0\rangle = a_{\vec{p}}^{s\daga}|0\rangle\\ |0,0;\vec p, s\rangle = b_{\vec{p}}^{s\daga}|0\rangle.$$

Tiene sentido también definir los siguientes dos partículas de los estados, que son sólo la no-cero si de nuevo todos los ${\vec p_i, s_i}$ ${\vec q_j, s_j}$ respectivamente distintas. $$|\vec p, s; \vec q, r\rangle = \frac{1}{2}\left(a_{\vec{p}}^{s\dagger}b_{\vec{q}}^{r\dagger}-b_{\vec{q}}^{r\dagger}a_{\vec{p}}^{s\dagger}\right)|0\rangle\\ |\vec p_1, s_1, \vec p_2, s_2;\vec 0,0\rangle = \frac{1}{2}\left(a_{\vec{p}_1}^{s_1\dagger}a_{\vec{p}_2}^{s_2\dagger}-a_{\vec{p}_2}^{s_2\dagger}a_{\vec{p}_1}^{s_1\dagger}\right)|0\rangle\\|\vec 0,0;\vec q_1, r_1, \vec q_2, r_2\rangle = \frac{1}{2}\left(b_{\vec{q}_1}^{r_1\dagger}b_{\vec{q}_2}^{r_2\dagger}-b_{\vec{q}_2}^{r_2\dagger}b_{\vec{q}_1}^{r_1\dagger}\right)|0\rangle$$ cuando decidimos utilizar un (anti)simétrica definición, es claro que el uso de las anticommutation-relaciones, todos los estados pueden ser escritos sin la diferencia de dos términos.

Ahora, para encontrar la acción de los operadores vamos a utilizar el mencionado anticommutation relaciones $$\{a_{\vec p}^s, a_{\vec q}^r\}=0 \qquad \{a_{\vec p}^{s\dagger}, a_{\vec q}^{r\dagger}\}=0\\ \{a_{\vec p}^s, a_{\vec q}^{r\dagger}\}=\delta^{rs} \delta^3(\vec p - \vec q)$$ y similares para la $b$-operadores. También, todos los $b$ anticommutes con todos los $a$.

Nota, que los estados están adecuadamente normalizado, siempre que el vacío $|0\rangle$ es: $$\langle \vec p, s; \vec 0, 0|\vec q, r; 0, 0\rangle = \langle 0| a_{\vec{q}}^{r}a_{\vec{p}}^{s\dagger}|0\rangle\\ = \langle 0|\{a_{\vec{q}}^{r},a_{\vec{p}}^{s\dagger}\}|0\rangle\\=\delta^{rs} \delta^3(\vec p-\vec q)$$ El hecho de que todos los del b y del anticommute podemos derivar de forma inmediata $$b_{\vec p}^s |\vec q, r;0,0\rangle = 0, \\a_{\vec p}^s |0,0;\vec q, r\rangle = 0.$$ También, debido a la creación de los operadores anticommute con ellos, los hemos $$\left(a_{\vec p}^{s\dagger}\right)^2 = 0 =\left(b_{\vec p}^{s\dagger}\right)^2$$ así que $$a_{\vec p}^{s\dagger} |\vec p, s; 0, 0\rangle = 0 = b_{\vec p}^{s\dagger} |0,0;\vec p, s\rangle.$$ Por supuesto, si actuamos con la creación de los operadores con diferentes momentos y/o tiradas en el de una partícula estados, vamos a crear los dos anteriores-partícula y partícula-antipartícula de los estados). Podemos combinar esto con la última fórmula de la siguiente manera: $$a_{\vec p_1}^{s_1\daga} |\vec p_2, s_2;0,0\rangle = (1-\delta_{s_1, s_2}\delta_{\vec p_1, \vec p_2})|\vec p_1, s_1, \vec p_2, s_2; 0,0\rangle\\ b_{\vec p_1}^{s_1\daga} |0,0;\vec p_2, s_2\rangle = (1-\delta_{s_1, s_2}\delta_{\vec p_1, \vec p_2})|0,0;\vec p_1, s_1, \vec p_2, s_2\rangle\\ a_{\vec p}^{s\daga} |0,0;\vec q, r\rangle = |\vec p, s; \vec q, r\rangle\\ b_{\vec q}^{i\daga} |p, s;0,0\rangle = -|\vec p, s; \vec q, r\rangle $$

Ahora, lo verdaderamente interesante$^{1}$ cosa que sucede, si nos aniquilar a una partícula de la partícula estado (o una anti-partícula de la anti-partículas de estado).

$$a_{\vec p_1}^{s_1} |\vec p_2, s_2;0,0\rangle = a_{\vec p_1}^{s_1}a_{\vec p_2}^{s_2\dagger}|0\rangle \\=\{a_{\vec p_1}^{s_1}, a_{\vec p_2}^{s_2\dagger}\}|0\rangle \\=\delta_{s_1, s_2} \delta^3\left(\vec p_1 - \vec p_2\right) |0\rangle$$ y de forma análoga $$b_{\vec q_1}^{r_1} |0,0;\vec q_2, r_2\rangle=\delta_{r_1, r_2} \delta^3\left(\vec q_1 - \vec q_2\right) |0\rangle$$

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Karlson Puntos 866

Todo lo que usted necesita es el (anti-)relaciones de conmutación y las definiciones de los estados en términos de creación de operadores que actúan en el vacío.

por ejemplo, un estado de $|\psi\rangle$ de dos partículas: $$ c_k|\psi\rangle =c_k\left(\sum_{i<j}\psi_{ij}|i,j\rangle\right)= \sum_{i<j}\psi_{ij}c_k c_i^{\daga}c_j^{\daga}|0\rangle $$

A continuación, los viajes $c_k$ $c_i^{\dagger}$ $c_j^{\dagger}$ hasta golpear el vacío de estado y aniquilarlo. $$ \sum_{i<j}\psi_{ij}\left(\left[ c_k ,\, c_i^{\daga}\right]_+ - c_i^{\daga}c_k\right) c_j^{\daga}|0\rangle=\sum_{i<j}\psi_{ij}\left(\left[ c_k ,\, c_i^{\daga}\right]_+c_j^{\daga} - c_i^{\daga} \left[ c_k ,\, c_j^{\daga}\right]_+ \right) |0\rangle = \sum_{i<j}\psi_{ij}\left(\left[ c_k ,\, c_i^{\daga}\right]_+|j\rangle - \left[ c_k ,\, c_j^{\daga}\right]_+ |i\rangle \right) $$

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