Casi todo es correcto excepto el razonamiento del paso (12). no es cierto que∂pagsk(a†pagsapags) = 0
. En caso de que la diferenciación de un operador con respecto al momento no sea familiar, tenga en cuenta que se define como cualquier otra derivada,
∂∂pagskO ( pag )≡límiteϵ → 0O ( pag +ϵk^) - O ( pags )ϵ.
El operador
O ( pag )=a†pagsapags
claramente depende de que
pags
es, porque representa el número de partículas con momento
pags
. Entonces su derivada no se desvanece.
En cambio, tenga en cuenta que el término de error es
∫dpagspagsj∂∂pagsk(a†pagsapags) = ∫dpags∂∂pagsk(pagsja†pagsapags) -dj ka†pagsapags.
El segundo término se desvanece por la antisimetría de
ϵyo k _
, mientras que el primer término desaparece porque es solo la integral de una derivada total. Esto no es diferente a decir que
∫∞− ∞dXdFdX= 0
salvo que la letra
X
ha sido reemplazado por
pags
. Podrías protestar por eso
pagsja†pagsapags
no desaparece como
pag → ∞
, pero a medida que los límites de integración llegan al infinito, los términos de los límites esencialmente cuentan el número de partículas de energía cada vez más alta, que llega a cero para cualquier configuración de energía finita. (Esto es un poco arrogante desde el punto de vista matemático, y este tipo de razonamiento podría fallar en otros contextos, pero es lo suficientemente bueno para el campo escalar libre).
Para completar la derivación muy explícitamente, después del orden normal nos queda
qi= − 2 yoϵyo k _∫d3pags( 2 pi)3pagsja†pags⃗ ∂pagskapags⃗ = − 2 yoϵyo k _∫d3pags( 2 pi)3a†pags⃗ pagsj∂pagskapags⃗ .
Ya que
ϵyo k _
es antisimétrica, sólo la parte de la integrando antisimétrica en
j
y
k
contribuye, dando
qi= − yoϵyo k _∫d3pags( 2 pi)3a†pags⃗ pagsj∂pagsk−pagsk∂pagsjapags⃗ .
Esto es exactamente lo que queríamos mostrar.
Editar: para proporcionar aún más detalles, mostraremos cómo desaparecen los dos primeros términos no deseados en (10). El razonamiento declarado en el OP es incorrecto; los términos no desaparecen simplemente por simetría. El primer término es proporcional a
yo= ∫dpagspagsjapags∂∂pagska- pag.
Al cambiar las variables de
pag → - pag
, encontramos eso
yo= ∫dpags( -pagsj)a- pag∂∂( - pag)kapags= ∫dpagspagsja- pag∂∂pagskapags= ∫dpagspagsj(∂∂pagskapags)a- pag
desde la bajada de los operadores conmutan. Por lo tanto, sumando estas dos expresiones,
2 yo= ∫dpagspagsj∂∂pagsk(apagsa- pag) .
Como antes, integramos por partes. El término con
∂pagsj/ ∂pagsk=dj k
de nuevo se desvanece por la antisimetría de
ϵyo k _
. Se puede argumentar que el término límite restante no tiene ninguna contribución para las contribuciones de energía finita, es decir, sus elementos de matriz entre cualquiera de estas dos configuraciones se desvanece. El mismo argumento se puede aplicar al segundo término en (10).
jac
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knzhou
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