量子场论中的粒子产生、经典性及相关问题：I. 形式体系与玩具模型
广义相对论与量子宇宙学
2009-11-13 v1 天体物理学
高能物理 - 理论
摘要
具有时间依赖频率的谐振子量子理论出现在几个重要的物理问题中，特别是在外背景下量子场论的研究中。虽然该系统的数学处理很直接，但此类研究会引发若干概念性问题。我们提出了一种通用形式体系来解决诸如经典性的涌现、粒子含量的定义、反作用等一些概念性问题。特别地，我们用复数（称为激发参数）参数化波函数，并用它表示所有物理相关量。许多通常使用渐近 in-out 态定义的概念——如粒子数密度、有效拉格朗日量等——被推广为时间依赖的概念，我们表明这些推广的定义能导出有用且合理的结果。在建立了通用形式体系后，我们将其应用于若干示例。针对特定的玩具模型找到了精确的解析表达式，并在绝热和高度非绝热演化的极限情况下获得了近似解析解。随后，我们对多种模型进行了数值计算以得出精确结果，并将其与解析结果及近似解进行比较。该形式体系有助于解决量子态经典性涌现的问题、其与粒子产生的关系，并阐明与此相关的若干概念性问题。在作为续篇的论文 II (arXiv:0708.1237) 中，该形式体系将被应用于分析背景宇宙学模型和电场背景下量子场论中的相应问题。
引用
@article{arxiv.0708.1233,
title = {Particle creation, classicality and related issues in quantum field theory: I. Formalism and toy models},
author = {Gaurang Mahajan and T. Padmanabhan},
journal= {arXiv preprint arXiv:0708.1233},
year = {2009}
}
备注
RevTeX 4; 32 pages; 28 figures; first of a series of two papers, the second being arXiv:0708.1237 [gr-qc]; high resolution figures available from the authors on request