¿Interpretación física de los propagadores retardados vs. Feynman?

Calculamos el propagador en el espacio real Δ ( X ) para un campo escalar real libre φ ( X ) con masa metro realizando la transformada de Fourier (usando la convención de signos +---)

Δ ( X ) = d 3 k d ω ( 2 π ) 4 mi i k X k 2 metro 2

Dependiendo de si deformamos el contorno de integración para el ω integral a los lados iguales u opuestos de los dos polos en ω = ± k 2 + metro 2 , obtenemos el propagador retrasado o Feynman (o el avanzado o el propagador anti-ordenado en el tiempo, pero ignoremos esas dos opciones).

Del artículo de Wikipedia sobre propagador , el propagador retardado es

GRAMO retirado ( X ) = i [ φ ( X ) , φ ( 0 ) ] Θ ( X 0 ) = 1 2 π d ( τ 2 ) metro j 1 ( metro τ ) 4 π τ

si X está dentro del futuro cono de luz del origen, y cero en caso contrario, donde Θ es la función de paso, d la función delta de Dirac, τ el momento adecuado X X , y j 1 la función de Bessel. El propagador de Feynman es

GRAMO F ( X ) = i T φ ( X ) φ ( 0 ) = { 1 4 π d ( s ) + metro 8 π s H 1 ( 2 ) ( metro s ) si  s 0 i metro 4 π 2 s k 1 ( metro s ) si  s < 0 ,

dónde T es el símbolo de ordenación del tiempo, s el intervalo de espacio-tiempo X X , H ( 2 ) la función de Hankel, y k 1 la función de Bessel modificada.

Al observar los valores esperados del operador, está claro que el propagador de Feynman es el adecuado para calcular las probabilidades de propagación del pasado al futuro. Pero mirando las expresiones funcionales reales, GRAMO retirado ingenuamente "parece" más causalmente correcto, porque desaparece fuera del cono de luz, como esperaríamos ingenuamente de un propagador de partículas. (Lo sé, lo sé, las correlaciones espaciales decaen exponencialmente y en realidad no violan la causalidad porque no pueden transmitir influencia causal, etc. etc.)

¿El propagador retrasado GRAMO retirado tiene algun significado fisico? Entiendo por qué la localidad requiere GRAMO retirado ( X ) 0 para X fuera del cono de luz, pero parece un poco extraño que una vez que aplicamos esto, ignoramos por completo su valor dentro del cono de luz. Pero no sé cómo interpretar el φ ( 0 ) φ ( X ) parte de GRAMO retirado si X 0 es positivo.

Respuestas (1)

la convolución GRAMO r mi t F del propagador retardado GRAMO r mi t con un término fuente F que se desvanece lo suficientemente lejos en el pasado es la solución única de la ecuación no homogénea de Klein-Gordon con término fuente F que se desvanece en el pasado lejano. Es necesariamente una superposición no trivial de soluciones de energía positiva y negativa en todo momento cuando no es idénticamente cero, precisamente porque se desvanece fuera del futuro cono de luz del soporte de F .

la convolución GRAMO F F del propagador de Feynman GRAMO F con un término fuente F que se anula fuera de una región espacio-temporal acotada, a su vez, es una solución de la ecuación no homogénea de Klein-Gordon que es de energía positiva fuera del cono de luz pasado del soporte de F (es decir, en un futuro lejano) y de energía negativa fuera del futuro cono de luz del soporte de F (es decir, en el pasado lejano). Debido a esto, no puede desaparecer en ninguna región abierta no vacía del espacio-tiempo, a diferencia de GRAMO r mi t F .

La relación entre el apoyo espacio-posición y el apoyo espacio-momento de GRAMO r mi t y GRAMO F puede verse como una consecuencia del principio de incertidumbre, que restringe las regiones donde una distribución puede desaparecer en el espacio de posición y momento (este último después de una transformada de Fourier).

Gracias, esto es útil. Pero, ¿cuál es la interpretación física (más que matemática) de GRAMO retirado en términos de propagación de partículas o antipartículas?
Me resulta difícil ofrecer una interpretación física de GRAMO r mi t en términos de partículas cuánticas . Es un objeto intrínsecamente clásico , en el siguiente sentido: si acopla un campo cuántico de Klein-Gordon con una fuente externa clásica que desaparece en el pasado lejano y usa el vacío como su estado "en", su estado después de la fuente es " encendido" será un estado coherente (por lo tanto, con un número de partículas indefinido) tal que la función de un punto en ese estado satisface la ecuación no homogénea de Klein-Gordon con la misma fuente.
Puede ver el mecanismo anterior actuando en la dirección opuesta en la aproximación de Bloch-Nordsieck a QED (escalar), que tiene el efecto de girar uno de los polos del propagador de campo escalar "al revés" y hacer que se convierta en un retardado. propagador. Como resultado, el sector de fotones (suave) evoluciona del vacío a un estado coherente de fotones correspondiente a la nube infrarroja. Esto sucede porque los fotones cuánticos comienzan a ver el campo escalar como una fuente clásica debido a su propagador modificado. Lo mismo sucede en el espinor QED, por supuesto.