Operadores de creación y aniquilación en QFT

Tengo una pregunta general sobre la forma heurística de QFT para introducir operadores de creación y aniquilación: el campo de Klein-Gordon se introduce como una interferencia continua de ondas planas mi i ( ω k t k X ) con energía positiva (resp. mi i ( ω k t k X ) con energía negativa).

El operador de aniquilación es b ^ pag y el operador de creación es a ^ pag .

El campo KG ampliado en términos de operadores de creación/aniquilación es

φ ( X , t ) = d D k ( 2 π ) D 2 ω k [ a ^ ( k ) mi i ( ω k t k X ) + b ^ ( k ) mi i ( ω k t k X ) ] .

Mi pregunta es ¿por qué el operador de aniquilación corresponde a la onda plana con energía positiva y el operador de creación a la onda plana con energía negativa? ¿Cómo se puede explicar heurísticamente?

O de manera equivalente ¿por qué se dice que la aniquilación opera sobre ondas planas con energía positiva?

@KarlPeter Creo que intercambiaste las ondas planas de energía positiva y negativa. mi ^ = i t da el signo de energía opuesto al que asumiste

Respuestas (1)

Tiene que ver con la interpretación de Feynman-Stuckelberg de las soluciones de energía negativa como antipartículas salientes.

Un modo de onda plana con energía negativa viene dado por

a ( pag ) mi i ( mi t pag X ) , mi < 0 ,
que se puede escribir como
a ( pag ) mi i ( mi t + pag X ) , mi > 0.
Dado que la expansión de la onda plana es una suma de los 3 momentos, podemos escribirla como
d 3 pag a ( pag ) mi i ( mi t + pag X ) = d 3 pag a ( pag ) mi i ( mi t pag X ) = d 3 pag a ( pag ) d 3 pag mi i pag X , mi > 0.

Sin embargo, todas las partículas en la teoría deben tener energía positiva, por lo que debemos dar una interpretación a los modos de energía/frecuencia negativos. Cambiar el signo del tiempo es equivalente a cambiar el signo de la carga y reflejar el 3-momentum de la partícula. Por lo tanto, si cuantificamos en segundo lugar la teoría y los coeficientes a , a están asociados a partículas, entonces los coeficientes correspondientes a frecuencias negativas están asociados a antipartículas, b , b . Además, estos modos corresponden a un impulso 3 reflejado (tiempo negativo) y lo interpretamos como antipartículas salientes siempre que interpretemos los modos de frecuencia positiva como partículas entrantes. Por saliente nos referimos a una partícula que se crea en el sistema y luego lo abandona, por lo tanto debe estar asociada a un operador de creación. Una partícula entrante ingresa al sistema y es absorbida por él, asociándose así a un operador de aniquilación.

No puedo entender lo que hiciste en la última ecuación donde estás haciendo integración en 6 dimensiones y la misma variable ficticia se usa dos veces. ¿Es un error tipográfico en el que pretendías usar el factor? mi mi × ( t ) es decir, invertiste el signo de t.