Теория возмущений при вторичном квантовании

Я имею дело с электронно-фононным взаимодействием в КМ. В частности, учитывая гамильтониан твердого тела,

ЧАС "=" ЧАС Эль + ЧАС ион + ЧАС эль-ион

мы имеем, что эль-фононный гамильтониан трактуется пертурбативно по отношению к ЧАС Эль + ЧАС ион

и, пренебрегая процессами переброса, имеем

ЧАС эль-ион "=" Σ д ν ( д ) ( а ( д ) + а ( д ) ) с к + д с к

Согласно этому гамильтониану мы видим, что допускаются только два процесса первого порядка (испускание фонона с импульсом д и поглощение фонона с импульсом д ).

Тогда, предположив, что известны все состояния невозмущенного гамильтониана ЧАС Эль + ЧАС ион , обозначая их | ψ н ( 0 ) мы вычисляем поправку к основному состоянию этого гамильтониана, используя теорию возмущений, получая

Е г С 1 "=" ψ 0 ( 0 ) | ЧАС эль-ион | ψ 0 ( 0 ) "=" 0

это означает, что процессы 1-го порядка (поглощение/излучение) не меняют уровни энергии, а

Е г С 2 "=" Σ н > 0 | ψ н ( 0 ) | ЧАС эл-ион | ψ 0 ( 0 ) | 2 Е 0 ( 0 ) Е н ( 0 ) 0

это означает, что процесс 2-го порядка (эффективное притяжение el / el из-за обмена фононами) изменяет энергию.

Мне кажется, что существует связь между порядком поправки в теории возмущений и порядком процесса, вызвавшего эту поправку (и физически это интуитивно понятно, потому что в расчетах поправки 1-го порядка используется только одна волновая функция, а при поправке второго порядка у нас есть 2 разные волновые функции). вовлеченный).

Я правильно говорю? Если да, то каким формальным способом это сказать? Иными словами, есть ли связь между порядком процесса и порядком корректировки теории возмущений?

Да, вы правы, и это становится более очевидным в формулировке интеграла по путям. Я недостаточно опытен, чтобы продемонстрировать это самостоятельно, но вам следует поискать информацию об интегралах по траекториям и диаграммах Фейнмана.
Я немного озадачен тем, что вы спрашиваете. Вы говорите: «Мне кажется, что существует связь между порядком поправки в теории возмущений и порядком процесса, вызвавшего эту поправку», но это тривиально верно, в некотором смысле по определению. «Порядок поправки в теории возмущений» и «порядок процесса» — это буквально одно и то же. Вы пытаетесь спросить, почему физически на энергетические уровни влияют процессы 2-го порядка?

Ответы (1)

1) Ваш оператор возмущения не сохраняет число частиц фононов, поэтому только его четные степени будут вносить вклад в равновесные математические ожидания. Поскольку вас интересует только основное состояние, в котором нет возбужденных фононов, это означает, что вам нужно сначала создать фонон. После этого либо рождается другой фонон, либо разрушается прежний. Только процессы, которые возвращаются в основное состояние, вносят вклад в ожидаемое значение, и для этого вам, очевидно, нужно применить оператор взаимодействия четное количество раз.

2) В интеграле по путям можно проинтегрировать фононы, оставив эффективное электрон-электронное взаимодействие. Это тоже пропорционально квадрату элемента матрицы возмущений.

Пункт № 1 точен, и было бы очень неплохо дать ему физическую интуицию, даже если эта «физическая» интуиция все еще немного математическая. Пункт № 2 также на высоте, и мне интересно, не могли бы вы указать, почему эффективные связи имеют второй порядок по отношению к гамильтониану связи. Я имею в виду, что это очевидно, исходя из № 1, но если бы вы могли показать небольшой общий пример или игрушечную задачку, это действительно помогло бы.