Birkhoff-Methode für harmonische Oszillatorstörung

Problem: Gegebener Hamiltonoperator

H = 1 2 ( P 2 + Q 2 ) + Q 3 3 Q P 2
eine perturbative kanonische Transformation durchführen ( Q , P ) ( Q , P ) so dass der neue Hamiltonoperator, abgesehen von Gradzahlen größer als 4 in Q Und P , ist von der Form
H ¯ ( Q , P ) = 1 2 ( P 2 + Q 2 ) + C ( P 2 + Q 2 ) 2
B. durch Verwendung von Birkhoffs Version der kanonischen Störungstheorie, bei der man zuerst eine kanonische Transformation in komplexe Koordinaten durchführt A Und A , Wo A = ( Q ich P ) 2 , A = ( P ich Q ) 2 .

Mein Problem: Bei meiner früheren Verwendung der Birkhoff-Störungsmethode (die meiner Meinung nach häufiger als Birkhoff-Normalform bezeichnet wird ) besteht das Ziel darin, den Hamilton-Operator in eine Potenzreihe der Aktion zu bringen. B B , Wo ( A , A ) ( B , B ) , und ich sehe nicht, wie ich die folgende Transformation erhalten soll, um den Hamilton-Operator in der gewünschten Form zu geben.

Bisherige Arbeit: Nach dem Ersetzen ( Q , P ) ( A , A ) , Wo Q = ( A + ich A ) 2 , P = ( ich A + A ) 2 ,

H ( A , A ) = ich A A + 2 ( A 3 ich A 3 )
Ich wählte dann eine erzeugende Funktion F ( A , B ) = A B + S ( A , B ) , Wo S ( A , B ) ist ein kubisches Polynom. Dann
A = F A = B + S ( B , B ) B + Terme höherer Ordnung
B = F B = A + S ( B , B ) B + Terme höherer Ordnung
Dann denke ich, dass ich etwas falsch mache, wenn ich hier die Terme höherer Ordnung im Auge behalte.

Ich würde mich sehr über jede Anleitung zum Verständnis dieses Problems freuen. Vielen Dank für Ihre Zeit.

Antworten (1)

Ihre Koordinatentransformation, von ( Q , P ) ( A , A ) scheint ein kleiner flippiger Affe zu sein.

Ich würde lassen

A = 1 2 ( Q + ich P ) ; A = 1 2 ( Q ich P ) ,

so dass

Q = 1 2 ( A + A ) ; P = ich 2 ( A A ) .

Als nächstes lassen wir

A = ϵ B + ϵ 2 D ; A = ϵ B + ϵ 2 D ,

Wo ϵ ist ein kleiner Parameter. Wir setzen dies in den Hamilton-Operator ein und halten alle Bedingungen ein Ö ( ϵ 4 ) .

Der Punkt ist, die Wechselwirkungsterme dritter Ordnung loszuwerden.

Dies schränkt die Bedingung dritter Ordnung ein:

ϵ 3 : 2 B 3 + 2 B 3 + B D + B D = 0.

Dies impliziert

D = 2 B 2 ,
mit D trivial folgen.

Daher wird der Hamilton-Operator

H = B B + C B 2 B 2 ,
(mit c=-10). Die Koordinaten ( P , Q ) kann dann leicht in Bezug auf geschrieben werden ( B , B ) .