Encontrar la energía de una solución a la ecuación de Seno-Gordon

Estoy profundizando en la teoría del campo cuántico y estoy atascado tratando de averiguar cómo calcular la energía de una solución de solitón para la ecuación Sine-Gordon en el espacio-tiempo 1-1.

Comienzo con la densidad lagrangiana:

L = 1 2 ( t ϕ ) 2 1 2 ( X ϕ ) 2 a b [ 1 porque ( b ϕ ) ]

Dónde a , b son constantes arbitrarias. Usando esto y las ecuaciones de Euler-Lagrange, podemos ver que la ecuación de movimiento es:

t t ϕ X X ϕ + a pecado ( b ϕ ) = 0

Para lo cual una solución estacionaria apropiada es:

ϕ ( X ) = 4 b arcán ( Exp ( ( a b ) 1 / 2 X ) )

Sin embargo, quiero calcular la energía de esta solución.

Pensé que puedo calcular el hamiltoniano y luego usar la relación H ^ | ϕ = mi | ϕ para calcular la energía de la solución (que según me informan es de la forma mi = C a 1 / 2 ).

El hamiltoniano que puedo obtener de la densidad hamiltoniana:

H ^ ( ϕ ) = Π 0 0 ϕ L = 1 2 ( t ϕ ) 2 + 1 2 ( X ϕ ) 2 + a b [ 1 porque ( b ϕ ) ]

Por lo tanto:

H ^ ϕ ( X ) = H ^ d X

Sin embargo, desde aquí estoy atascado!

Me parece que ϕ ( X ) no es un estado cuántico aquí, por lo que no debe intentar actuar sobre él con un operador lineal. ¿Ha intentado calcular el hamiltoniano clásico para esta solución?
@ gj255 ¿A qué te refieres exactamente?
¿Quizás podría explicar qué es exactamente lo que le está causando problemas? ¿Está luchando para calcular la integral en la parte inferior de su pregunta o tiene alguna dificultad conceptual?

Respuestas (1)

Sospecho que tomó un desafortunado giro a la izquierda. Su densidad hamiltoniana está bien, y para una solución estacionaria es solo el truco de Bogomol'nyi,

H = 1 2 ( ( X ϕ ) 2 + 4 a b pecado 2 b ϕ 2 ) = 1 2 ( X ϕ 2 a b pecado b ϕ 2 ) 2 4 a 1 / 2 b 3 / 2 X ( porque b ϕ 2 ) .

La solución que tiene anula el primer término, el cuadrado perfecto; así es como se encuentra más fácilmente, en primer lugar.

Entonces, al integrar la densidad de energía, el término de superficie, integrado de menos a más infinito, por su solución, se obtienen respuestas iguales y opuestas en los límites superior e inferior, y así mi = 8 π a 1 / 2 / b 3 / 2 . Es un problema clásico, hasta ahora.