物质对光子吸收和散射中的规范不变性与相对论效应

规范不变性与通常用于计算光吸收和散射截面的半经典含时微扰论之间存在不相容性。微扰论与半相对论哈密顿量对电子动力学的描述之间也存在额外的不相容性。本文描述了精确微扰论的规范依赖问题，回顾了已提出的解决方案，并得出结论认为其中似乎没有一个完全令人满意。最终通过使用量子电动力学给出的完全相对论性吸收和散射截面解决了该问题。然后，提出了一种新的多体 Foldy-Wouthuysen 变换，以获得正确的半相对论跃迁算符。该变换极大地简化了相对论修正的计算。在此过程中，出现了一个新的光-物质相互作用项，称为自旋-位置相互作用，它对过渡金属的磁 X 射线圆二色性有显著贡献。我们将结果与使用几种半相对论含时哈密顿量得到的结果进行了比较。在吸收情况下，最终公式与其中一种哈密顿量得到的结果一致。然而，正确的散射截面并非由任何半相对论哈密顿量给出。