Stellt T(x)T(x)T(x) eine ccc-Zahl oder einen Operator in der zweiten Quantisierung dar?

In dem Buch Quantum Theory of Many-Particle Systems von Fetter und Walecka, Abschnitt 1.2, Gleichung (2.4), schreibt der Hamiltonianer:

H ^ = D 3 X ψ ^ ( X ) T ( X ) ψ ^ ( X )
Der Kommentar unter der Gleichung lautet:

Die Mengen ψ ^ Und ψ ^ sind aber keine Wellenfunktionen, sondern Feldoperatoren; somit sind in der zweiten Quantisierung die Felder die Operatoren und die potentielle und kinetische Energie nur komplexe Koeffizienten .

Ich bin etwas verwirrt, weil einerseits:

lassen ψ ^ = k e ich k X C k , Und T ( X ) als Betreiber 2 2 / 2 M , kann man glatt die gewöhnliche zweite Quantisierungsform erhalten H ^ = k 2 k 2 2 M C k C k .

Andererseits (der Einfachheit halber Bosonen annehmen):

[ ψ ^ ( X ) , H ^ ] = [ ψ ^ ( X ) , D 3 z ψ ^ ( z ) T ( z ) ψ ^ ( z ) ] = D 3 z ( [ ψ ^ ( X ) , ψ ^ ( z ) ] T ( z ) ψ ^ ( z ) + ψ ^ ( z ) [ ψ ^ ( X ) , T ( z ) ] ψ ^ ( z ) + ψ ^ ( z ) T ( z ) [ ψ ^ ( X ) , ψ ^ ( z ) ] ) = T ( X ) ψ ^ ( X )
die mit erhalten wird [ ψ ^ ( X ) , ψ ^ ( z ) ] = δ ( X z ) , [ ψ ^ ( X ) , ψ ^ ( z ) ] = 0 , und nehme an, T(x) sei nur eine Zahl .

Antworten (1)

Es gibt zwei verschiedene Arten von Operatoren, die Sie im Auge behalten müssen. Eine Art von Operatoren betrifft diejenigen, die auf den Hilbert-Raum des Quantenfelds wirken (normalerweise als Fock-Raum bezeichnet). Die andere Art sind die Operatoren, die auf komplexe Funktionen einwirken, wie die Differenzierung, Multiplikation und der Laplace-Operator.

Gemeint ist dort das T ( X ) ist kein Operator, der im Hilbertraum des Quantenfeldes wirkt. Es ist ein Operator, der auf komplexe Funktionen einwirkt (und erweitert wird, um formal auf Quantenfelder einzuwirken). In der Berechnung, die Sie zeigen, müssen Sie nicht behandeln T ( X ) als Zahl müssen Sie nur davon ausgehen, dass es sich um einen Differentialoperator in den Funktionen handelt. Im Folgenden bezeichne ich die Anwendung von T ( z ) In ψ ( z ) (als Differentialoperator) durch T ( z ) [ ψ ( z ) ] . Achten Sie besonders darauf T ( z ) unterscheidet nur Operatoren, die von der Variablen abhängen z (beeinflusst nicht ψ ( X ) , zum Beispiel). Die Berechnung lautet dann

[ ψ ^ ( X ) , H ^ ] = [ ψ ^ ( X ) , D 3 z ψ ^ ( z ) T ( z ) ψ ^ ( z ) ] = D 3 z ( [ ψ ^ ( X ) , ψ ^ ( z ) ] T ( z ) ψ ^ ( z ) + ψ ^ ( z ) [ ψ ^ ( X ) , T ( z ) ] ψ ^ ( z ) + ψ ^ ( z ) T ( z ) [ ψ ^ ( X ) , ψ ^ ( z ) ] ) = D 3 z ( δ ( X z ) T ( z ) ψ ^ ( z ) + ψ ^ ( z ) ψ ^ ( X ) T ( z ) [ ψ ^ ( z ) ] ψ ^ ( z ) T ( z ) [ ψ ^ ( X ) ψ ^ ( z ) ] + ψ ^ ( z ) T ( z ) [ ψ ^ ( X ) ψ ^ ( z ) ] ψ ^ ( z ) ψ ^ ( X ) T ( z ) [ ψ ^ ( z ) ] ) .

Nun liefert der erste Term das gewünschte Ergebnis von T ( X ) ψ ^ ( X ) , aber in den anderen Termen haben Sie einen Differentialoperator, der in Bezug auf differenziert z , so dass die Funktionen von X sind nicht betroffen. Das ist, T ( z ) [ ψ ^ ( X ) ψ ^ ( z ) ] = ψ ^ ( X ) T ( z ) [ ψ ^ ( z ) ] . Damit heben sich die Restlaufzeiten auf.

Ich denke, Sie sollten bei Ihrer Herleitung die Fälle berücksichtigen, in denen z ist gleich X , seit z alle möglichen Koordinaten überfahren. Streng genommen sollte man das nicht sagen T ( z ) nicht operieren ψ ^ ( X ) ..
T ( z ) ist ein Differentialoperator, der nicht auf die wirkt X Variable. Zum Beispiel, wenn Sie darüber nachdenken D z z ( F ( X ) G ( z ) ) das Ergebnis wäre einfach F ( X ) D z G ' ( z ) . Dies ist hier genau der gleiche Fall.
Außerdem auch nicht X oder z sollte vor dem Integrieren an einen bestimmten Wert gedacht werden: Es macht keinen Sinn, einen Differentialoperator an einer Stelle auszuwerten (z 2 )
Du hast Recht, danke.
Was ist, wenn das Äußerste des Ausdrucks ein Integral hat? X , sagst du das noch T ( z ) nicht operieren ψ ^ ( X ) . Betrachten Sie zum Beispiel nicht eine Dirac-Delta-Funktion δ ( X z ) etwas wo hinstellen?
Ja. Um eine Differentiation durchzuführen, kann man eine Funktion nicht an einer Stelle auswerten lassen. Sie müssen es sich als Funktion vorstellen und die entsprechende Grenze nehmen ( F ' ( 2 ) = lim ϵ 0 F ( 2 + ϵ ) F ( 2 ) ϵ , während X [ F ( 2 ) ] = 0 , zum Beispiel). Nachdem Sie die entsprechende Ableitung der Funktionen gefunden haben, sollten Sie dann integrieren und überlegen, den Integranden zu "auswerten", um die Summe (Integral) durchzuführen.