La regla de oro de Fermi y los estados de Fock

Tengo problemas para entender la derivación de la tasa de emisión espontánea y estimulada que figura en este enlace .

Tenemos una perturbación que toma la forma:

H ^ = k F ( r , k ) mi i ω k t
Con un inicial y final sido:
| i = | a | . . . norte yo . . .
| F = | b | . . . norte yo + 1...
Donde la diferencia de energía entre los estados inicial y final está dada por:
mi F mi i = mi b mi a + ω yo

Ahora sé que por la regla de oro de Fermi, para un potencial de la forma V ^ = V 0 mi i ω t tenemos una probabilidad de transición de la forma:

PAG i F = 2 π t | V F i | 2 2 d ( ω mi F i )
Entonces, en nuestro caso, esperaría que tuviéramos
(1) PAG i F = 2 π t 2 k | F F i | 2 d ( ω k ( mi b mi a + ω yo ) )
Sin embargo, en el enlace parecen estar usando:
(2) PAG i F = 2 π t 2 k | F F i | 2 d ( ω k + mi b mi a )
Intuitivamente ( 2 ) me parece correcto, pero esto parece inconsistente con ( 1 ), que no puedo ver por qué está mal. Entonces, si puede ( 2 ) derivarse de ( 1 ), si es así cómo y si no por qué es ( 1 ) ¿equivocado?

Editar

Creo que la respuesta a esta pregunta puede estar en la 'imagen' de la mecánica cuántica utilizada. En la imagen de Schrödinger, la interacción hamiltoniana es independiente del tiempo. Ahora bien, si por la forma de la regla de oro de Fermi he dado aquí V ^ debe escribirse en la imagen de Schrödinger, entonces la ecuación ( 2 ) se sigue naturalmente de ello. Sin embargo, si está escrito en la imagen de interacción, entonces ( 1 ) se sigue naturalmente de ello. Por lo tanto, tengo razón al decir que para la regla de oro de Fermi en la forma que he dado V ^ debe estar escrito en la imagen de Schrödinger?

La energía total en los estados inicial y final debería ser la misma, ¿verdad?
@flippiefanus Sí, lo que indicaría que la expresión (1) es incorrecta, pero matemáticamente, ¿por qué es incorrecta en el contexto de la regla de oro de Fermi?
Entonces, el problema ya radica en la segunda expresión anterior (cuarta expresión desde el principio) donde el lado izquierdo debería ser cero. Sin embargo, cómo esto eventualmente da su expresión final, no lo sé. Lo pensare.
Compáralo con esto .

Respuestas (1)

El problema es claramente que la energía del fotón entra dos veces, la pregunta es por qué es así. En la regla de oro de Fermi para un sistema cuántico pero un campo de luz clásico externo, tiene un operador de perturbación

H pag = mi 0 ( r ) mi i ω yo t
Las transiciones ocurren cuando ω yo es resonante a una frecuencia de transición del sistema. La función delta se convierte en
d ( ω yo mi F i )
o en palabras
frecuencia externa = frecuencia de transición
Claramente se viola la conservación de la energía porque mi F i 0 , lo cual está bien porque el hamiltoniano del sistema depende del tiempo. En otras palabras, la energía del campo electromagnético no está incluida en nuestra energía total y, por lo tanto, tampoco se conserva.

¿Qué sucede con un campo electromagnético cuantificado? Para un campo cuantificado, el hamiltoniano no debería depender del tiempo porque toda la evolución temporal está incluida en el sistema, especialmente la evolución temporal del campo electromagnético. Para un hamiltoniano estacionario, la función delta en la regla de oro de Fermi se convierte en d ( mi F i ) , lo que implica la conservación de la energía.

El error en su derivación es, como usted mismo ha notado, que en algún lugar la imagen de Schroedinger y Heisenberg se mezcló incorrectamente.

El clásico texto QM de Sakurai contrasta las dos imágenes y dramatiza el contraste entre las perturbaciones constantes y periódicas en la fórmula.