Конденсат (квантовая теория поля)
В квантовой теории поля конденса́т или ва́куумное сре́днее значе́ние оператора — среднее значение (см. математическое ожидание) этого оператора в вакуумном состоянии поля. Конденсат оператора O обычно обозначается или (где вакуумное состояние поля обозначено как ) Один из самых известных примеров конденсата оператора, приводящего к физическому эффекту, — эффект Казимира. Обычно конденсатом называют вакуумное среднее лишь с ненулевым значением.
Вакуумные средние операторов энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда и других сохраняющихся квантовых чисел равны нулю.
Концепция конденсата важна для работы с корреляционными функциями в квантовой теории поля. Она также важна для объяснения такого механизма, как спонтанное нарушение симметрии. Для локальных (зависящих от пространственно-временных координат х) операторов поля φ(х) ненулевое вакуумное среднее говорит о наличии вырождения вакуума и спонтанном нарушении симметрии.
Примеры:
- Поле Хиггса имеет вакуумное среднее значение 246 ГэВ[1] (электрослабая шкала). Ненулевое значение конденсата позволяет работать механизму Хиггса.
- Киральный конденсат в квантовой хромодинамике придаёт большую эффективную массу кваркам и проводит различие между фазами кварковой материи.
- Глюонный конденсат в квантовой хромодинамике может быть частично ответственен за массы адронов.
- Вакуумное среднее от хронологического произведения операторов полей или локальных токов даёт матричные элементы матрицы рассеяния и, таким образом, определяет все процессы взаимного превращения частиц.
Наблюдаемая лоренц-инвариантность пространства-времени позволяет формирование только таких конденсатов, которые являются лоренцевскими скалярами и имеют стремящийся к нулю заряд. Следовательно, конденсаты фермионных полей должны иметь вид где черта означает дираковское сопряжение. Аналогично тензорное поле (например, тензор напряжённости векторного глюонного поля в КХД) может иметь только скалярное вакуумное ожидание, такое как
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Amsler C. et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics // Physics Letters B. — 2008. — Сентябрь (т. 667, № 1—5). — С. 1—6. — ISSN 0370-2693. — doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018.
Литература
[править | править код]- Ефремов А. В. Вакуумное среднее // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
- Захаров В. И. Вакуумный конденсат // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.