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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

 

2 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>

=

2 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 " (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

0г)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£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