Какова корреляция между волновой функцией фотона и векторным потенциалом?

Иногда (только когда удобно) я слышу, как профессора и авторы учебников рассматривают 4-векторный потенциал А мю "=" ( А → , ф ) как волновая функция фотона. Однако, поскольку фотоны имеют спин 1, я думаю, что волновая функция фотона должна быть 3-векторной.

Например, мой профессор субъядерной физики использовал этот аргумент, чтобы оправдать тот факт, что фотоны имеют четность − 1 : при инверсии четности изменяется стих токов, а также магнитное поле, что означает А мю становится − А мю при P-преобразованиях.

Для фотона не существует такой вещи, как волновая функция. Фотон является носителем силы электромагнитного поля и автоматически вводится КТП: в квантовой механике (или, что еще хуже, в классическом электромагнетизме) фотона нет.
Связанный/возможный дубликат: physics.stackexchange.com/q/28616/50583 и связанные с ним вопросы.
@GennaroTedesco Если речь идет о фотонах, то мы говорим не о полуклассической КМ, мы обсуждаем КТП, и в этом случае все «частицы» являются возбуждениями поля: электрон поля электрона (рассчитанный по уравнению Шредингера), фотон ЭМ поля (гармоническое поле, физическая форма которого определяется уравнениями Максвелла). Так является ли эта проблема просто семантикой?
@garyp Тем не менее, у фотона нет «волновой функции» (если только под «волновой функцией» вы не подразумеваете что-то, что не является волновой функцией). Также фотоны выступают переносчиками силы ЭМ поля, что немного отличается от возбуждений.

Ответы (2)

Вопреки комментарию, для фотона действительно существует волновая функция, потому что квантованное уравнение Макселла, где производные интерпретируются как операторы, действующие на волновую функцию, квантово-механически представляет фотон.

В этой ссылке можно увидеть аналог между электронными и фотонными волновыми уравнениями;

Говоря современным языком, фотон — это элементарное возбуждение квантованного электромагнитного поля. Если априори известно, что существует только одно такое возбуждение, его можно рассматривать как (квази)частицу, примерно аналогичную электрону.

Они находятся в классических полях E и B, но связаны с четырехвекторным потенциалом, как обсуждалось здесь .

Должно быть ясно, что отдельный фотон не имеет электрического или магнитного поля при измерении. Они находятся в комплексной волновой функции:

фотвв

Обратите внимание, что это вектор из-за спина 1, как объяснено в ссылке .

Это суперпозиция бесчисленных сложных фотонных волновых функций, которые создают действительные поля E и B классического электромагнетизма. Помните, что для получения измеримой наблюдаемой нужно возвести в квадрат эту наложенную огромную волновую функцию, так что это не однозначное соответствие между квантовым и классическим.

Как классическое электромагнитное поле возникает в результате слияния фотонов, показано с использованием формализма теории квантовых полей в этом блоге Motl .

Суть в том, что классические решения по электромагнетизму работают очень хорошо, и в курсах не уделяется внимания базовой квантово-механической волновой функции. фотонов.

Однако мне до сих пор не ясно, что в приведенном выше описании представляет собой «волновую функцию фотона». Что бы это было?
@GennaroTedesco Изображение в середине ЯВЛЯЕТСЯ волновой функцией фотона, которая даст в нотации бюстгальтера и кет ожидаемое значение наблюдаемой, как это было бы для волновой функции электрона. В КТП это фотонное поле, с которым работают операторы рождения и уничтожения фотонов. Классические электрические и магнитные поля, генерируемые ансамблем таких фотонов, появляются как компоненты плоской волны, которая, как предполагается, пронизывает все пространство для фотонного поля.
Итак, в основном вы берете комбинацию электрического и магнитного поля и называете ее «волновой функцией фотона»: как так? Более того, это классические поля или это описание КТП? Читая ответ, кажется, что вы, по сути, берете поле em и называете его решения «фотонами».

А мю является решением уравнения движения из лагранжиана Максвелла. Эти поля иногда также называют «волновыми решениями», например, см. Уравнение классических ковариантных полей Марка Берджесса 2.49, в импульсном пространстве мы пишем

А мю ( к ) "=" С к е Икс п я к мю Икс мю .

С другой стороны, приведенное вами преобразование четности неверно. Это векторное поле, которое преобразуется как вектор при преобразовании четности.

А мю "=" ( ф , А → )
после преобразования четности
А мю п "=" ( ф , − А → ) .

Так

А мю п ≠ − А мю

Могу я узнать причину отрицательного голосования? Меньше знаний опасно.
Какова корреляция между волновой функцией фотона и векторным потенциалом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v