Interpretación del kkk de cuatro vectores en QFT escalar

Estoy estudiando la cuantización canónica de la teoría del campo cuántico escalar real de Klein-Gordon, dada por la densidad lagrangiana clásica

L = 1 2 m ϕ m ϕ 1 2 metro 2 ϕ 2 .

Las soluciones de onda plana a la ecuación de Euler-Lagrange (que se convierte en la ecuación de KG) son, por supuesto, de la forma

ϕ ( t , X ) mi i k X

dónde k X = k m X m y k 0 ω = k 2 + metro 2 . Para encontrar soluciones arbitrarias, toma superposiciones sobre las tres dimensiones espaciales de k , y por lo tanto la mayoría de sus integrales comienzan con algo parecido a

d 3 k ( 2 π ) 3 2 ω . . .

De hecho, el hamiltoniano y los operadores de creación y aniquilación tienen tales formas integrales y, por lo tanto, cuando agrega bosones al vacío, el parámetro es este misterioso vector k . ¿Hay algún tipo de significado físico intuitivo para esto (quizás relacionado con los bosones para los que es un parámetro inicial) o es simplemente un subproducto de las matemáticas abstractas?

¿Qué obtienes si aplicas el operador de cantidad de movimiento a ϕ ( t , X ) = Exp ( i k X ) ?

Respuestas (2)

Esto es simplemente una transformada de Fourier. La ecuación de onda, el hamiltoniano y las funciones de Green son más simples en el espacio de cantidad de movimiento que en el espacio de posición. Esto se debe a que, para la teoría libre, los diferentes momentos se desacoplan y puedes crear una partícula con momento k con a k | 0 , y ese estado evolucionará de una manera agradable. Esto depende de la invariancia de traducción del Lagrangiano, entre otras cosas.

cuando actuas ϕ ( t , X ) en el vacío, obtienes una partícula en ( X , t ) , eso es | X , t >= ϕ ( t , X ) | 0 >= d 3 k ( 2 π ) 3 mi i k X a k | 0 > . Es una transformación de Fourier. Y significa que si una partícula quiere estar en ( X , t ) entonces debería tener todo tipo de momentos, que en realidad es el principio de incertidumbre. Para @lionelbrits, el lagrangiano no es invariante en la traducción, pero la acción sí lo es.