Связанные состояния в КЭД

Я новичок в QED и QFT. Что известно (или ожидается) о связанных состояниях в КЭД? Насколько я понимаю, в нерелятивистской КМ электрон и позитрон могут образовывать связанное состояние. Должно ли это быть правдой в КЭД? Большинство основных учебников по КТП, которые я знаю, рассматривают КЭД с помощью пертурбативных методов, которые не помогают изучать связанные состояния. Есть ли литература, чтобы прочитать об этом?

ОБНОВЛЕНИЕ: Согласно Википедии , электрон и позитрон образуют позитроний. Это нестабильная частица, которая может аннигилировать до двух фотонов. В частности, электрон и позитрон не могут образовывать связанное состояние. Но все же существует логическая возможность того, что несколько электронов и позитронов могут образовать связанное состояние (хотя, вероятно, если есть хотя бы один электрон и один позитрон, они обязательно аннигилируют. Это правда?)

С другой стороны, если рассматривать КЭД как с электронами, так и с мюонами, то электрон и антимюон образуют мюоний. Ясно, что они не могут аннигилировать в фотоны. Однако в другой статье в Википедии утверждается, что мюоний нестабилен. Это связано с какими-то эффектами КЭД или с реальным присутствием других, скажем, слабых взаимодействий?

Ответы (2)

Вы должны быть осторожны с использованием термина связанное состояние в QFT. Существует родственное понятие резонанса , которое представляет собой состояние, которое некоторое время (возможно, долгое время!) выглядит примерно как связанное состояние, но в конце концов распадается. Например, если вы рассматриваете нерелятивистский атом водорода, он имеет связанные состояния, соответствующие электронным орбиталям (квантовым числам n, l, m из любого первого курса квантовой механики). Однако, если вы квантуете электрическое поле, электрон теперь может испустить фотон и опуститься на энергетический уровень. В результате все связанные состояния, кроме основного состояния, становятся резонансами после квантования электромагнитного поля.. Это общая черта, когда вы переходите от КМ N-частиц к КТП: поскольку КТП позволяет частицам спонтанно испускать фотоны (или глюоны, Z/W и т. д.) с небольшой, но ненулевой вероятностью, многие состояния, которые были связанными состояниями в КМ становятся резонансами в КТП.

Итак, в статьях, которые вы читаете, упоминаются позитроний, мюоний или что-то еще, что правильнее было бы называть резонансами . Это состояния, которые ведут себя примерно как связанные состояния в коротком временном масштабе, но поскольку существует ненулевая вероятность испускания фотонов (или других частиц), они в конечном итоге это делают и, следовательно, становятся «несвязанными».

В книге « Математические концепции квантовой механики » Густафсона и Сигала очень хорошо описаны резонансы и то, как они возникают в КТП. Действительно, большая часть второй половины книги посвящена в основном самодостаточному доказательству вышеупомянутой теоремы о связанных состояниях атома водорода. Книга довольно удобочитаема и предполагает только предварительное знание основ классической механики и ЭМ, а также некоторых основных свойств преобразования Фурье (хотя они и рассматриваются).

Спасибо за ответ. Это разъясняет то, что написано в статьях. Но как насчет связанных состояний, которые не являются резонансами? Существуют ли они в КЭД?

Да, в КЭД есть связанные состояния. Никто не может запретить нам учитывать кулоновский потенциал точно, а остальное - по теории возмущений. Таким образом они получают, например, лэмбовский сдвиг.

Существуют различные подходы к установленным в КЭД границам: полюсы матрицы рассеяния, уравнение Бете-Солпитера, подход Швингера, квазипотенциальный подход Логунова-Тавхелидзе и др.

Спасибо. Просто чтобы убедиться, что я правильно понял ваш ответ: для лэмбовского сдвига нужно внешнее поле. В моем вопросе я не предполагал никакого внешнего поля.
Нет, то, что вы называете внешним полем, на самом деле является кулоновским полем. Это просто уравнение для относительных переменных, которое выглядит как уравнение для одиночной частицы с уменьшенной массой во внешнем поле. Подход S-матрицы дает некоторые строгие результаты, и не обязательно использовать S-матрицу напрямую.
Попробуйте посмотреть hep-ph/9711292 , где авторы вычисляют лэмбовский сдвиг, используя более современные методы и язык.
@MKO У меня нет под рукой ссылок, к сожалению, но поиск по ключевым словам может помочь.
@Саймон; интересная бумага; Я предполагал, что эти расчеты были сделаны с использованием КЭД в качестве поправки к уравнению Шредингера. И мне удалось получить полную поддержку для обучения в Университете штата Вашингтон, возможно, для получения докторской степени в 2016 году.
@Carl: Я нахожу удивительным, что расчет лэмбовского сдвига был одним из первых успешных расчетов QED. Это не самая простая проблема для начала. Так ты получил полную стипендию (какую-то)? Это отлично - было бы здорово, если бы ты мог заниматься физикой полный рабочий день.
@Саймон; Да, никакая проблема связанного состояния КЭД не может быть простой. Интересно, дает ли этот метод подсказки о том, как решить общую проблему связанного состояния QFT. (То есть поиск простейшей возможной ситуации, точно так же, как спин-1/2 является простейшей возможной ситуацией для углового момента.) И они взяли меня на должность ассистента преподавателя на первый семестр или год. После этого я планирую работать над LIGO, который хорошо согласуется с моей инженерной специальностью. Что касается «физики на полный рабочий день», ну, я должен ходить на занятия. Не уверен, сколько они заставят меня повторять уроки 1980-х годов.