Sie können den (skalierten) Interaktionsteil der Aktion schreiben als:
SICH≡∫RDDDr ϕ( r ) ∫RDDDR' K( r- _R') ϕ ( R')
Nehmen wir das innere Integral
R'
zuerst (ich nenne es
ICH
um die Sache einfacher zu machen). Erweitern
ϕ (R')
um
R
gibt:
ICH≡∫RDDDR' K( r- _R') ϕ ( R') ≈∫RDDDR' K( r- _R') ( ϕ ( r ) + ∑ich = 1D(X'ich−Xich)∂ichϕ ( r ) + 12∑ich = 1D∑j = 1D(X'ich−Xich) (X'J−XJ)∂ich∂Jϕ ( r ) )
Nehmen Sie nun das Integral nach innen, um zu erhalten:
ICH≈ ϕ ( r )∫RDDDR' K( r- _R') + ∑ich = 1D∂ichϕ ( r )∫RDDDR' (X'ich−Xich) K( r- _R') +12∑ich = 1D∑j = 1D∂ich∂Jϕ ( r ) ×∫RDDDR'(X'ich−Xich) (X'J−XJ) K( r- _R') )
Unter der Annahme, dass die Kopplung homogen ist,
K( r- _R') ≡ K(R'− r )
. In diesem Sinne und auch bei sich ändernden Variablen
R. ≡R'− r
, wir bekommen:
ICH≈ ϕ ( r )∫RDDDRK _ ( R ) + ∑ich = 1D∂ichϕ ( r )∫RDDDR RichK( R ) +12∑ich = 1D∑j = 1D∂ich∂Jϕ ( r ) × ∫RDDDR RichRJK( R ) )
Sie können jedes der Integrale miteinander in Beziehung setzen
R
zur Fourier-Transformation von
K( R )
definiert als
K~( q) ≡∫RDDDRK _ ( R ) exp( − ich q. R )
:
- Erstes Integral:
∫RDDDRK _ ( R ) =∫RDDDRK _ ( R ) e− ich q. R|Q= 0=K~( 0 )
- Zweites Integral:
∫RDDDR RichK( R ) = 0
Weil der Integrand, wie Sie erwähnt haben, seltsam ist.
- Drittes Integral:
Für dieses stellen wir zunächst fest, dass das Integral, wie Sie erwähnt haben, für alle unterschiedlichen Null ist
ich , j
. Für
ich = j
, beachten Sie zunächst Folgendes:
∂2∂Q2ich∫RDDDRK _ ( R ) e− ich q. R=∫RDDDR (-ich)(-ich) RichRichK( R ) e− ich q. R = −∫RDDDR R2ichK( R ) e− ich q. R
Was impliziert:
∫RDDDR R2ichK( R ) = −∂2∂Q2ich∫RDDDRK _ ( R ) e− ich q. R|Q= 0= −∂2∂Q2ichK~( q)|Q= 0
Wenn Sie nun davon ausgehen, dass die Kopplung auch isotrop ist, dh
∃ K : K( R ) ≡ K ( | R | )
, die Fourier-Transformation von
K
wird zu einer Funktion mit einer einzigen Variablen, was bedeutet, dass das dritte Integral gerecht ist
−K~„( 0 )
.
In Summe,
ICH
Ist:
ICH≈ ϕ ( r )K~( 0 ) − 12∑ich = 1D∂2ichϕ ( r )K~„( 0 )
Somit lautet der Interaktionsterm in der Aktion:
SICH=∫RDDDr ϕ( r ) ich =∫RDDDr ϕ( r ) ( ϕ( r ) K~( 0 ) − 12∑ich = 1D∂2ichϕ ( r )K~„( 0 ) )
=K~( 0 )∫RDDDR ϕ2( r ) −K~„( 0 )2∑ich = 1D∫RDDDr ϕ( r ) ∂2ichϕ ( r )
Teilweises Integrieren im zweiten Term ergibt (Randterme verschwinden, weil
ϕ ( r ) → 0
als
| r | →∞
so dass die Integrale konvergieren):
SICH=K~( 0 )∫RDDDR ϕ2( r ) +K~„( 0 )2∑ich = 1D∫RDDDR ∂ichϕ ( r ) ∂ichϕ ( r )
=K~( 0 )∫RDDDR ϕ2( r ) +K~„( 0 )2∫RDDDR ∑ich = 1D(∂ichϕ ( r ))2
=∫RDDDr ( K~( 0 )ϕ2( r ) +K~„( 0 )2 ( ∂ϕ ( r ))2)
Wenn Sie dies in die vollständige Aktion einstecken, erhalten Sie schließlich:
S[ ϕ ] =∫RDDDr ( K~„( 0 )8 ( ∂ϕ ( r ))2+ (K~( 0 )4−12)ϕ2( r ) +112ϕ4( r ) )
Beachten Sie, dass der Koeffizient des quadratischen Terms das Vorzeichen mit der Temperatur ändern kann (durch
K~
), was ein Zeichen für einen
Phasenübergang ist .
lcv
Kai
Kai
Michael Paris