Файл: Айзенберг И. Механизмы возбуждения ядра. Электромагнитное и слабое взаимодействия.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 217
Скачиваний: 0
проводится также и по поляризационным состояниям, обозначенным в формулах (5.12) индексами X и ц..
Подставляя (5.12) в (5.11), переходя к пределу очень большого нормировочного объема и используя выражение (4.11) для плотно
сти состояний фотона, |
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
со |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
X |
|
|
|
X $[<P 1 j (r) I a> . e x — с <p I p w |
(r) I a> 6 W ] eik"" dr X |
|
|||||
X J [J (r') • гі-ср* |
(r') 6X 3 ] e - |
r' dr' - |
|
||||
|
|
CO |
|
|
|
|
|
— |
f dQ f codec У — і |
|
X |
|
|||
4л2 с3 J |
J |
^ |
cft0+(o |
|
|
||
|
|
о |
ц |
|
|
|
|
x 5 [ J ( r ' ) - S ( l - c p e ( r ' ) |
6M ale«kT'rfr' X |
|
|||||
X J [<P ІІ (r) I a) -e*-c |
<6 [ p" (r) I a> 6^] e - ' k - r dr, |
(5.15) |
где dQ — элемент телесного угла для к и к = ксо/с. В первом слагаемом выражения (5.15) заменим переменную интегрирования на —со, при этом векторный потенциал А заменится его эрмитово сопряженной величиной и, следовательно, гх заменится є£. Такая замена позволяет нам записать энергию взаимодействия в более симметричной форме
оо
< n ^ " | 0 = - - ^ f d . Q |
f c o d c o Y — і — х |
|
||
4 л 2 с 3 |
J |
J |
ш^с/г0фсо |
|
|
|
—-СО |
Д, |
|
X S [<Р і j (г) | a> • s l - c |
<р I pN |
(r) I a> 8 U ] e - j k ' r |
dr X |
|
X$ [J(r ' ) - £ > - C p '(r ' ) 6 a 3 ] e i k - r 'dr', |
(5.16) |
где немой индекс р. заменен |
на А,. Суммирование по поляризацион |
|
ным состояниям можно выполнить, если воспользоваться |
соотноше |
|
нием |
|
|
|
2 « £ е ь = 7 , |
(5.17а) |
где I — единичный аффинор |
или, что эквивалентно, |
|
2х( е х ) „ Ы ь = й а Ь . |
(5-176) |
Для перекрестных членов уравнения непрерывности дают
|
$ J ( r O - 8 3 e i k r ' d r ' = §J(r')-kei k -r 'dr'== |
|
|
|
|||||||
|
|
с |
- j j ( r ' ) |
• V ' e i k - r 'dr' = |
|
|
|
||||
|
|
ico |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
• j ( V ' - J ( r ' ) ) |
e i k ' r ' |
dr' = |
|
|
|
|||
|
|
ico |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
— с ^ - j p e ( r ' ) e i k - r ' |
dr'. |
|
|
(5.18) |
|||||
Аналогичное соотношение получится |
для ядерного |
про странства |
|||||||||
если воспользоваться |
(4.5). Таким образом, |
|
|
|
|||||||
|
<f\M"\i> |
= |
4я2 с3 - J |
J |
ck0+a |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
X j [ < 6 | j ( r ) | a > . J ( r ' ) + c 2 ( l + 2 ^ ) <p[p" (r)|a> p«(r')' |
X |
|||||||||
|
|
|
X e i k - < r ' - r ) |
drdr'. |
|
|
|
(5.19) |
|||
Интегрирование по углам дает |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
^ й е і к - ( г ' - г > = |
|
— |
few*—е-ш*'с), |
|
(5.20) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
R — \ г — r ' I . Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<Plj(r)|a> - J(r') |
+ |
|
||
+ |
C 2 ( i + 2 £ * £ ) < p | p " ( r ) | a > |
|
p . ( r ' ) |
e i ( o « / f _ e — ішД/с drdr'. |
(5.21) |
||||||
|
Интегрирование по со теперь |
может быть выполнено, |
если мы |
||||||||
укажем, как обойти |
особенность |
при со = —ck0. |
Первоначально |
этот расходящийся член не входил в формулу (5.11), так как формулы теории возмущений во втором порядке не содержат слагаемых, про межуточные состояния которых имеют энергию, равную начальной энергии. Но при переходе к бесконечному нормировочному объему мы не учитывали этого факта. Мы устраним эту неопределенность,
введя соответствующие граничные условия. В данном |
случае вы |
||
ходящая фотонная волна eik°R/R |
[в выражении (5.8) или в ниже |
||
следующем выражении (5.22)] |
в согласии с принципом |
причин |
|
ности должна соответствовать |
запаздывающему, а |
не |
опере |
жающему взаимодействию. Это требует замены ck0 на ck0 |
Ц- щ, т. е. |
сдвига полюса по переменной со в нижнюю полуплоскость. Заметим, что не существует полюса при со = 0, возникающего от членов заря
довой |
плотности, поскольку величина ei c o R / 'r — е - ' ш / ? / с в этой |
точке |
равна нулю. |
|
149 |
|
/ |
Интеграл берется с помощью техники контурного интегрирова
ния. Контур для члена |
eiaR/c |
замыкается |
в верхней полупло |
|||
скости и поэтому не содержит полюса при со = |
—ckg — іт). Контур |
|||||
для e~'iaR/c |
должен замыкаться |
в направлении |
по часовой |
стрелке |
||
в нижней |
полуплоскости |
и давать полный вклад, т. е. |
|
|||
|
< / | Л П О = ~ J [ < P l i ( r ) | « > - J ( r ' ) - |
|
||||
|
- с 2 <р | р " (г) | о> • р« (г')] є ' * ' ^ |
' |
dr dr', |
(5.22) |
||
что соответствует формуле (5.5). Итак, мы явным образом |
показа |
|||||
ли эквивалентность полуклассического и «более |
квантовомеханиче- |
|||||
ского» подходов. |
|
|
|
|
|
§ 5,2. Разложение по мультиполям для взаимодействующих зарядов
Как и в случае фотопоглощения, теперь необходимо выполнить разложение по мультиполям для взаимодействия (5.5). Это поз волит выделять в ядерном пространстве матричные элементы опре деленной мультипольности. Для случая реальных фотонов мультипольное разложение было выполнено для плоской фотонной волны, тогда как здесь нам необходимо разложить сферическую волну eik°R/R. Так как она является скалярной функцией Грина, то это разложение хорошо известно [247, стр. 497]:
|
|
G(r, |
г ' ) = - |
| г - г ' | |
= |
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 4яі£ 0 2 j L (k0 |
r<) YIM (r<) At (K r>) YLM |
(r>), |
(5.23) |
|||||
|
LM |
|
|
|
|
|
|
|
|
где hi — сферическая |
функция |
Ганкеля |
первого |
рода, |
г> обозна |
||||
чает тот из векторов |
г и г ' , который имеет большую |
абсолютную |
|||||||
величину, а г< — аналогичный |
вектор |
с меньшей |
абсолютной ве |
||||||
личиной. Это разложение соответствует скалярным членам |
плотно |
||||||||
стей, входящих в выражение (5.5). Для |
членов, |
соответствующих |
|||||||
3-векторам токов, необходимо иметь разложение |
функции |
Грина, |
|||||||
содержащее единичный аффинор: |
|
|
|
|
|
||||
|
G(r, |
r ' ) = I ^ |
- — , |
|
|
(5.24) |
|||
где |
І — единичный аффинор, или идемфактор, из формулы |
(5.17). |
|||||||
Он |
выражается через |
сферические |
базисные векторы (2.39): |
||||||
|
" = 2 Sn ї ї - |
2 ( - № In І - » . |
|
|
(5-25) |
и для |
любого вектора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
T-J = |
•о- |
|
|
|
|
|
(5.26) |
|
|
|
|
|
J-I = J. |
|
|
|
|
||||
Таким |
образом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G(r, г') -- ^ - |
— 2ІР . Ц - |
|
|
( 5 - 2 7 ) |
|||||
По аналогии с векторными мультиполями |
Аш |
(г, а) |
( а = е , |
I, т ) |
||||||||
из |
§ 2.3 введем |
величины |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
В І Л І ( Г ; |
е ) = ( ^ 7 ) , / 2 |
^ - 1 |
(Ь0г)Тц.-им(т) |
— |
|
|||||
|
|
|
L |
^ * hL+, |
(k0 |
г) T L L + , ; |
л; (г), |
(5.28а) |
||||
|
|
|
2L + 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В/.л/ (г; |
I) = |
) |
A |
L - |
І (ft0'')T |
^ |
- 1 ; |
л/ (г) |
+ |
|
|
|
+ |
( 2 L + l ) I / 2 / l L + I |
( V ) T z x + i ; « ( r ) = |
|
|
||||||
|
|
|
= - і - V [hL |
(k0 r) YLM (r)], |
|
|
(5.286) |
|||||
|
|
|
B ^ (r; |
m) = |
hL |
(k0 |
r) TLL. |
„ |
(r). |
|
(5.28B) |
|
Э Т И |
величины отличаются от соответствующих |
величин кил |
(г; а) |
только заменой сферической функции Бесселя на сферическую функ
цию Ганкеля первого рода. Из |
(5.28), (2.68), |
(2.73), (2.80) и |
(2.48) |
|||||||||
имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 2 В ш ( г ; |
а)А£м(г'; а) = |
|
|
|
|||||
|
|
|
LM А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2 |
2 |
( L ' l L | M ' L i ' M ) ( L ' l L | M " L i " y W ) х |
|
|
||||||
|
|
LM І/АГМ"ц.'ц" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X hL> (k0 r) \ L . \k0 |
Ґ) |
YUM- |
(г) П - л г |
(?) V |
= |
|
|
|||
= 2 |
2 |
&M'M" |
SJX'U" /iL' |
( Й 0 |
' ' ) JL- (k0 |
'"') |
^ ' A T |
(r )V2 'Af» |
(Г') |
gp,' |
Е £ » = |
|
I.'AT р/ц" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
2 |
A t ' ( * o O / z . ' ( A 0 ' ' ' ) ^ ' « ' ( r ) y i ' « ' ( r ' ) 2 S № ' £ l ' . |
|
|
(5.29) |
|||||||
|
L'M' |
|
|
|
|
|
|
u.' |
|
|
|
|
Сравнение |
с формулами (5.23) и (5.29) дает |
следующий |
вид для |
|||||||||
мультипольного |
разложения |
|
функции |
Грина, содержащей |
еди |
|||||||
ничный |
аффинор: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
G(r, |
|
+ * e i A „ | г - г ' | |
|
|
|
|
|||
|
|
|
г') = |
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
= 4 я В Д |
BL A 1 (r>; |
а)А£м (г<; о). |
|
|
(5.30) |
LAJCI