[論文レビュー] Pair production and solutions of the wave equation for particles with arbitrary spin

S. I. Kruglov|ArXiv.org|Aug 19, 1999

Quantum and Classical Electrodynamics参考文献 5被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、(0,s)⊗(s,0) ローレンツ表現における波動方程式の正確な解を用いて、任意スピンおよび異常磁気モーメントを有する粒子の対生成を定常一様電磁場内で調査する。微分的対生成確率を導出し、真空極化効果を含めた有効ラグランジアンの実部および虚部を計算し、スピン1/2の場合を越えるスピン依存対生成の場の理論的枠組みを提供する。

ABSTRACT

We investigate the theory of particles with arbitrary spin and anomalous magnetic moment in the Lorentz representation (0,s)X(s,0), in an external constant and uniform electromagnetic field. We obtain the density matrix of free particles in pure spin states. The differential probability of pair producing particles with arbitrary spin by an external constant uniform electromagnetic field has been found using the exact solutions. We have calculated the imaginary and real parts of the Lagrangian in an electromagnetic field that takes into account vacuum polarization.

研究の動機と目的

• 任意スピンおよび異常磁気モーメントを有する粒子が外部電磁場に置かれた場合の量子場理論的枠組みを構築すること。
• スピン1/2粒子に限らない、より高スピン系への対生成の記述を拡張すること。
• 外部場における有効ラグランジアンを、真空極化効果を含めて計算すること。
• 任意スピン粒子の微分的対生成確率を導出すること。

提案手法

• 任意スピン s を有する粒子を記述するために、ローレンツ表現 (0,s)⊗(s,0) を用いる。
• 自由粒子の純粋スピン状態における波動方程式の正確な解を構築する。
• これらの解を用いて、定常一様電磁場内での対生成振幅を計算する。
• 自由粒子の純粋スピン状態における密度行列を導出する。
• 正確な解を用いて、有効ラグランジアンの虚部および実部を計算する。
• 場の理論的手法を用いて、真空極化効果を有効ラグランジアンに組み込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 定常電磁場内における粒子のスピン量子数 s が対生成確率にどのように依存するか。
• RQ2 外部電磁場内における任意スピン粒子の有効ラグランジアンの構造は何か。真空極化を含む。
• RQ3 異常磁気モーメントは、高スピン粒子の対生成率にどのように影響を与えるか。
• RQ4 任意スピンを持つ自由粒子の純粋スピン状態における波動方程式の正確な解は何か。
• RQ5 ローレンツ表現 (0,s)⊗(s,0) は、外部場内における任意スピン粒子の力学をどのように記述するか。

主な発見

• 定常一様電磁場内における任意スピン粒子の対生成の微分的確率は、正確な波動解を用いて導出された。
• 有効ラグランジアンの虚部は、対生成率と直接関係しており、過程が動的に許容されることを確認した。
• ラグランジアンの実部には、スピンおよび異常磁気モーメントによって修正された真空極化の寄与が含まれる。
• 自由粒子の純粋スピン状態における密度行列は、(0,s)⊗(s,0) 表現において明示的に構成された。
• 形式的枠組みは、スピン1/2のシュヴィンガー機構を任意スピンへ一般化し、一貫した場の理論的拡張を示した。
• 結果は、同じ外部場内でも、高スピン粒子がスピン依存の対生成率を示すことを示した。