Экспоненциальный распад пропагатора Фейнмана вне светового конуса

В третьей главе (I.3) книги А. Зи « Кратко о квантовой теории поля» автор выводит пропагатор Фейнмана для скалярного поля:

Д ( Икс ) "=" г 4 к ( 2 π ) 4 е я к Икс к 2 м 2 + я ϵ "=" я г 3 к ( 2 π ) 3 2 ю к [ е я ( ю к т к Икс ) θ ( т ) + е я ( ю к т к Икс ) θ ( т ) ]
где ю к "=" к 2 + м 2 .

Не проработав через к интеграла, поведение пропагатора для событий внутри и вне светового конуса можно грубо проанализировать (по крайней мере, так говорится в тексте): для времениподобных событий в будущем конусе, например, Икс "=" ( т , Икс "=" 0 ) , с т > 0 , пропагатор представляет собой сумму плоских волн

Д ( т , 0 ) "=" я г 3 к ( 2 π ) 3 2 ю к е я ю к т
Аналогично, для времениподобных событий в конусе прошлого ( т < 0 ) пропагатор представляет собой сумму плоских волн с противоположной фазой.

Теперь для космических событий, например, Икс "=" ( 0 , Икс ) , после интерпретации θ ( 0 ) "=" 1 2 и наблюдение за пропагатором позволяет произвести обмен к к , мы получаем

Д ( 0 , Икс ) "=" я г 3 к ( 2 π ) 3 2 к 2 + м 2 е я к Икс

Затем автор заявляет, что «... вырезание квадратного корня, начиная с ± я м приводит к экспоненциальному спаду е м | Икс | , как мы и ожидали. Читателю предоставляется проверить это как более позднюю проблему.

Вопрос в следующем: как я могу увидеть, что вышеизложенное верно, не проходя через к интеграл?

Во-вторых, что означает «квадратный корень, начиная с ± я м Я знаю, что комплексный квадратный корень должен быть снабжен разрезом, но этот разрез должен быть целым лучом плоскости, а не только отрезком.

Я попытался пройти через интеграл; вращая к так что Икс точки вдоль к 3 направление и переход к сферическим координатам ( к "=" | к | , Икс "=" | Икс | ) интеграл принимает вид:

Д ( 0 , Икс ) "=" я 0 г к 0 π г θ 0 2 π г ф ( к 2 грех θ е я к Икс потому что θ ( 2 π ) 3 2 к 2 + м 2 ) "=" я 0 г к 0 π г θ ( к 2 грех θ е я к Икс потому что θ ( 2 π ) 2 2 к 2 + м 2 ) "=" я ( 2 π ) 2 0 г к ( к 2 я Икс к 2 + м 2 ) е я к Икс е я к Икс "=" я ( 2 π ) 2 0 г к к грех к Икс Икс к 2 + м 2 1 | Икс |
Что не является желаемым результатом.

Ваш вопрос о том, почему мы ожидаем е м Икс априори или почему мы ожидаем получить это от этого конкретного интеграла?
Это хорошо объяснено в лекциях Тонга по QFT на damtp.cam.ac.uk/user/tong/qft.html . Я бы написал ответ, если бы вспомнил, это было нетрудно. Я полагаю, что это во второй лекции, но не уверен. Это немного шокирует, когда вы впервые видите это, вы можете подумать, что оно должно быть 0, поэтому с не превышено, но экспоненциальное затухание достаточно близко. Если вы замените k= +/- im, вы увидите, что exp(-ikx) становится exp(-m|x|), но (и слишком лениво рассуждать об этом прямо сейчас) вам нужно интегрировать вокруг бесконечности и вокруг среза сингулярности определенным образом (вверх/вниз или наоборот). См. Тонг
@ Аарон Почему мы ожидаем этого от этого конкретного интеграла.
@BobBee Из заметок Д. Тонга: «Функция Д ( Икс у ) называется пропагатором. Для пространственного разделения ( Икс у ) 2 < 0 , можно показать, что Д ( Икс у ) распадается как Д ( Икс у ) е м | Икс у | "
Может быть, дело было в реальных видео-лекциях, убедился я. Никогда не видел конспектов его лекций, но, если я правильно помню, он показал, как вывести интеграл по сингулярностям и на бесконечности. Спасибо
@BobBee В пятой лекции Д. Тонг представляет распространителей; он подробно описывает контуры интегрирования, необходимые для записи пропагатора с функциями Хевисайда в фейнмановской теории. я ϵ формы, но он не вдавался в расчеты, необходимые для демонстрации экспоненциального затухания ее для пространственноподобных событий.

Ответы (2)

См. статью в Википедии о пропагаторе Фейнмана. Это реально-космическая форма:

г Ф ( Икс , у ) "=" { 1 4 π дельта ( т 2 ) + м 8 π т ЧАС 1 ( 2 ) ( м т ) т 2 0 я м 4 π 2 | т | К 1 ( м | т | ) т 2 < 0 ,
где т 2 ( Икс 0 у 0 ) 2 ( Икс у ) 2 , ЧАС 1 ( 2 ) является функцией Ганкеля и К 1 модифицированная функция Бесселя второго рода . Желаемый результат следует непосредственно из асимптотических свойств К 1 для больших аргументов.

Если желаемый результат заключается в изучении свойств интеграла, то вы можете найти ответ, покопавшись в интегральных представлениях модифицированных функций Бесселя .

Если вас устраивает доказательство того, что модифицированная функция Бесселя является частью пропагатора, хотя и не особенно пропагатора Фейнмана, и вас не интересует дельта-функция светового конуса, это следует из аналитического продолжения четырехмерной евклидовой функции Грина . .

То, что я сделаю, не является математически обоснованным, но я думаю, что это немного похоже на физическую интуицию:

е я к Икс к 2 к я м к + я м м 2 2 я м е я к Икс к + я м
Используйте обобщение дробного исчисления для интегральной формулы Коши:
м 2 2 я м 2 π я Г ( 1 / 2 ) 1 2 е я к Икс к 1 2 м 2 2 я м 2 π я я π Икс е м Икс
... ну ... у меня есть 1 / Икс но у него экспоненциальный...