Was passiert mit dem Wechselwirkungsterm, wenn der elektromagnetische Lagrange-Operator in einen Hamilton-Operator umgewandelt wird?

In Dirac’s Lectures on Quantum Mechanics schreibt er den Hamiltonoperator für das freie elektromagnetische Feld auf:

H = 1 4 F R S F R S + 1 2 π R π R A 0 π R , R D 3 X

(Beachten Sie, dass Dirac verwendet B um den konjugierten Impuls zu bezeichnen, also habe ich ihn durch ersetzt π , was weniger verwirrend ist.)

Wertet man die ersten beiden Terme aus, findet man den bekannten Ausdruck für die Energiedichte des Feldes wieder, nämlich 1 2 ( E 2 + B 2 ) . Der dritte Term wird schließlich verschwinden, sobald das Gaußsche Gesetz wiederhergestellt ist.

Meine Frage ist: Wenn wir mit dem vollständigen Lagrange begonnen haben, der den Interaktionsterm enthält 1 C J μ A μ , was passiert dann mit diesem Begriff, wenn die Legendre-Transformation durchgeführt wird? Soweit ich das beurteilen kann, landet dieser Term einfach mit geändertem Vorzeichen im Ergebnis, also

H = H M + 1 4 F R S F R S + 1 2 π R π R + 1 C J μ A μ A 0 π R , R D 3 X

Wo H M bezeichnet den Hamiltonoperator nur für Materieteilchen. Dies scheint nun den falschen Wert der Energiedichte zu geben; die letzte Amtszeit wird die stornieren ρ φ Begriff ein 1 C J μ A μ , aber die 1 C A J Teil wird nicht storniert. Das bedeutet, dass sich die Hamiltonsche Dichte um unterscheiden wird 1 C A J aus der Energiedichte

u = u M + 1 2 ( E 2 + B 2 )

Welcher Teil dieser Analyse ist also falsch?

(Entschuldigung, wenn ich die Einheiten falsch verstanden habe; ich bin nicht bewandert in cgs-Einheiten.)

Nur um das klar zu stellen: π R ist der Impuls kanonisch konjugiert zu was? A R ?

Antworten (1)

Die resultierende Hamilton-Dichte in Abhängigkeit von AJ ist das korrekte Ergebnis, das als Folge der Modifikation des Lagrange-Operators erhalten wurde, und ist physikalisch in Ordnung. Der Lagrange enthält vorgeschriebene Quellen J, die das EM-Feld beeinflussen und ihm Energie geben können, daher sollte es nicht überraschen, dass die Definition der Energiedichte ihre Anwesenheit widerspiegelt.