вторинне квантування

Вторинного квантування, метод опису квантових систем, що використовується для вивчення систем зі змінним числом частинок або квантів. Вторинне квантування виникло при розгляді нерелятівістскіх систем, що складаються з тотожних частинок. Для бозонів метод вторинного квантування розвинений П. Дираком, німецьким фізиком П. Йорданом, шведським фізиком О. Клейном (1927) і В. А. Фоком (1928), для ферміонів - Ю. Вігнером і П. Йорданом (1928). Якщо вважати, що рівняння Шредінгера для хвильової функції виникає при «первинному» квантуванні класичної системи, то в методі вторинного квантування оператором стає сама хвильова функція.

Стан квантової системи може бути задано набором чисел, що вказує, скільки частинок або квантів даного сорту знаходиться в даному стані, наприклад в стані з певним імпульсом і проекцією спина на напрям імпульсу. Про таке описі системи говорять як про опис в просторі чисел заповнення або в поданні вторинного квантування.

Вторинне квантування здійснюється введенням операторів, які збільшують або зменшують число часток (квантів) в даному стані на одиницю. Оператор, що переводить систему в стан, в якому число часток (квантів) на будь-якому рівні збільшується на одну, називається оператором народження. Оператор, який видаляє частку з будь-якого рівня, називається оператором знищення. Ці оператори діють в так званому просторі Фока. Оператори народження та знищення задовольняють перестановки співвідношенням, вид яких визначається спіном частинок. Для системи ферміонів (часток з напівцілим спіном) в кожному стані може знаходитися не більше однієї частинки, для системи бозонів (часток з цілим спіном) їх може бути будь-яке ціле число. У просторі Фока будь квантовомеханічні оператори можна записати за допомогою операторів народження і знищення. Існують також нефоковскіе уявлення перестановки співвідношень.

Вторинне квантування використовується для опису систем з фіксованим числом частинок, але зі змінним числом квантів і систем зі змінним числом частинок. Гідність методу вторинного квантування в застосуванні до систем взаємодіючих частинок полягає в тому, що з його допомогою описують переходи між станами, що містять як різне число частинок, так і різні частинки. Ці переходи зводяться до зникнення частинок в одному стані і появи їх в іншому.

У поданні вторинного квантування можна розглядати і системи з нескінченним числом ступенів свободи - поля фізичні, які описуються операторними хвильовими функціями. При наявності локального релятивістськи-інваріантного взаємодії виявляється, що взаємодіють поля не можуть бути визначені в фоковском просторі вихідних невзаимодействующих полів. Для подолання цієї та інших труднощів квантової теорії поля розроблена процедура усунення расходимостей (дивись Квантова теорія поля).

І. Я. Ареф'єва, А. В. Єфремов.

пов'язані статті

Схожі статті