真空极化 - Wikiwand
For faster navigation, this Iframe is preloading the Wikiwand page for 真空极化.

真空极化

维基百科,自由的百科全书

略图显示电子-正子虚偶的随机性地出现于一个电子(左下方)的附近。
略图显示电子-正子虚偶的随机性地出现于一个电子(左下方)的附近。

量子场论里,尤其是量子电动力学真空极化是一个在背景电磁场中产生电子-正子虚粒子对的过程。产生的虚粒子对会改变原本电荷和电流的分布。有时这被视作规范玻色子(光子)的自身能量(self energy)。

1997年,日本TRISTAN粒子加速器观测到真空极化的现象。 [1]

理论解释

根据量子场论,一个包含作用粒子的基态(或真空态)不单纯只是个空无一物的空间, 它包含了存活时间很短虚正反粒子对,从真空中产生并彼此湮灭。

部分正反粒子对带有电荷,例如正负电子对。 这类的粒子对会形成电偶极矩。在电磁场的作用下粒子对会产生位移,并且反过来影响电磁场。 (部分的遮蔽效应或介电质效应) 因此场的作用会比原先预期的来得小。 而这个虚粒子对转向的过程就是真空极化

正反费米子对的一圈图对于真空极化的贡献表示成下图:

真空极化张量

真空极化在数学上量化成真空极化张量 来描述介电质效应,其中 是光子四动量 的函数。 因此,真空极化与传递的动量有关。 换句话说,电容率的大小与尺度是相关的。 以电磁作用而言,我们可将精细结构常数表示成一个动量相关的有效值。 在第一阶修正,我们得到:

式子中 , 下标表示一阶-修正。 由于沃德等式(Ward identity),张量 的组成被固定。

参阅

参考资料

  1. ^ Levine, I.; TOPAZ Collaboration. Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer. Physical Review Letters. 1997, 78: 424–427. Bibcode:1997PhRvL..78..424L. doi:10.1103/PhysRevLett.78.424. 

延伸阅读

  • For a derivation of the vacuum polarization in QED, see section 7.5 of M.E. Peskin and D.V. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory, Addison-Wesley, 1995.
{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}}
真空极化
Listen to this article