Interacción instantánea de Coulomb en QED

Parece que estoy atascado con un problema trivial (a primera vista).

Es de la página del libro "Quarks and Leptons" (Halzen, Martin) 141 , donde se considera la siguiente integral:

(1) T F i = i d 4 X j 0 A ( t A , X A ) j 0 B ( t A , X A ) 1 | q | 2 .
en ecuacion ( 1 ) , j 0 A y j 0 B son la componente cero de dos corrientes de electrones:
j m ( X ) = j m mi X pag [ ( pag F pag i ) X ] .

Ahora, según los autores, uno puede reescribir ( 1 ) haciendo uso de la transformada de Fourier

(2) 1 | q | 2 = d 3 X mi i q X 1 4 π | X | ,
a lo siguiente
(3) T F i C o tu yo = i d t A d 3 X A d 3 X B j 0 A ( t , X B ) j 0 B ( t , X B ) 4 π | X B X A | .

Ecuación ( 3 ) se interpreta entonces como la instantánea 1 Interacción de Coulomb entre las cargas de las partículas, j 0 A y j 0 B .

La derivación de esto se da en la respuesta a continuación.


1 Es decir, interacción sin retardo en el tiempo. t A .

Respuestas (2)

Me parece que hay un error tipográfico en el libro. Su ecuación inicial debe ser la siguiente:

T F i = i d ω d 3 q ( 2 π ) 4 A ~ ( q , ω ) B ~ ( q , ω ) 1 | q | 2 ,
dónde A ~ denota la transformada de Fourier de A . Entonces, usando
F ~ ( q , ω ) = d t d 3 X F ( X , t ) mi i ( q X ω t )
conducirá al resultado deseado.

Sospeché que era necesario volver a la definición de las corrientes y, de hecho, al hacerlo, se puede derivar el resultado. Aquí hay una versión corta.

La corriente de electrones se define como [ver ecuación (6.6) en 1 ]

(1) j m ( X ) = mi tu ¯ F γ m tu i × mi X pag [ ( pag F pag i ) X ]
que escribimos como
(2) j m ( X ) = j m mi X pag [ ( pag F pag i ) X ] .

También tendremos que usar

(3) q = pag i A pag F A = pag F B pag i B

Entonces la integral ( 1 ) en la publicación original se puede escribir

(4) T F i = i d t A d 3 X A d 3 X j A j B mi i ( pag F A 0 pag i A 0 ) t A mi i ( pag F B 0 pag i B 0 ) t A 1 | X | mi i q X .

ahora cambiando X = X B X A con d 3 X = d 3 X B y usando ( 3 ) y

( pag F A pag i A ) ( X B X A ) = ( pag F B pag i B ) X B ( pag F A pag i A ) X A ,

ecuación ( 4 ) se convierte

(3) T F i = i d t A d 3 X A d 3 X B j 0 A ( t A , X A ) j 0 B ( t A , X B ) 4 π | X B X A | ,
dónde j 0 A ( t A , X A ) corresponde a los OP A ( t A , X A ) etcétera.


Referencias: Véase el apéndice de JH Field, Electromagnetismo clásico como consecuencia de la ley de Coulomb, la relatividad especial y el principio de Hamilton y su relación con la electrodinámica cuántica