(備忘録)量子力学⇒相対論的量子場の理論の考え方

物理のTip

渡辺靖志、陣内修 共著、「素粒子物理学入門 改訂版」、培風館、2023 で勉強し始めた。
量子力学と相対論的量子場の理論の考え方の違いについて、覚えておきたいので記載する。

シュレディンガー方程式

シュレディンガー方程式は、半分しか量子化されていない。
なぜならば、ポテンシャル(力の場)[V(x)]はそのままで量子化されていない。
シュレディンガー方程式は、力の場(ポテンシャル)の中での粒子の運動を記述している。

例えば、水素原子の中の電子の運動を記述するにはシュレディンガー方程式で十分である。なぜなら、水素原子核(陽子)は、(電子と比べると?)十分重たいので、止まっていて単にクーロン場を与えているだけとみなせるから。

素粒子の世界では、クーロン場を与える陽子自身も粒子として扱う。
クーロン場自身も、量子化した光子として考えることになる。(場→光子)

すなわち、場と粒子は同義語(本来1つのものの別の見方)であり、量子場として統一的に扱われる。というのが相対論的量子場の理論の考え方。

(プランクの放射公式→アインシュタインの光電効果)
電磁場の時間変動の結果生じる電磁波(光)は、量子化され、光子という粒子の性質を持つことが分かった。
場の時間的変動 → 光 → 量子化(粒子としての振る舞い)

(シュレディンガー方程式)
粒子 → 量子化(場) → 波動関数(場が励起された波)

(相対論的量子場の理論)
粒子 ⇔ 波動関数(場の励起:波としての振る舞い)

完全には理解していないので、ほぼ書き写し。

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