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向量玻色子库仑束缚态的坍缩

高能物理 - 唯象学 2025-12-23 v1 核理论 原子物理

摘要

带电自旋 1(向量)粒子在库仑场中的行为与电子或标量粒子截然不同。对于一个无限重的点状原子核,其束缚态波函数向中心集中,而将其嵌入到可重整化的 electroweak 型理论中也无法解决这一短程病理问题。因此,我们解了有限原子半径 RR 的纯库仑问题,并通过让 R0R \to 0 来恢复点核极限。这种方法使我们能够包含波方程中的关键 Upsilon 项,而对于点状原子核,这一项与 δ(r)\delta(r) 成正比,在先前的能谱计算中被忽略了。 Several unusual effects emerge: (i) Upsilon 项支持一个位于原子内部的塔状态。随着 R -> 0,其数量趋于发散,大多数位于负能量连续体内(能量 ϵ<mc2\epsilon < - m c^2)。它们触发真空崩溃——粒子-反粒子对创建,从而最终屏蔽核电荷。 (ii) 常规的 Sommerfeld 型束缚态(束缚能小于 mc2m c^2)仍然存在,但每个波函数的一个有限比例会泄漏到原子内部,即便 R0R \to 0。 (iii) 带负电的向量粒子电荷密度在原子核附近改变符号,变为正电荷密度,而 Upsilon 项确保其在原子内部的电荷密度保持为负。 (iv) 对于弱耦合,Zα1Z \alpha \ll 1,但当 mR<ZαmR < Z \alpha 时,非相对论解在本征能量远低于 mc2m c^2 时仍与 Schrodinger 理论本质上有所不同;只有当 ZαmRZ \alpha \ll mR 时才会恢复一致性。这些现象凸显了自旋-1 粒子在库仑场中的独特和微妙行为。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.18691,
  title  = {Collapse of Coulomb Bound States of Vector Bosons},
  author = {V. V. Flambaum and H. B. Tran Tan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.18691},
  year   = {2025}
}