Садовский М.В. Квантовая теория поля. Часть 1
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¯¨è¥¬ « £à ¦¨ ᪠«ïண® ¯®«ï ¢ ¢¨¤¥ ¯à®á⥩襩 ª¢ ¤à â¨ç®© ä®à¬ë
¯® ¯®«î ¨ ¥£® ¯¥à¢ë¬ ¯à®¨§¢®¤ë¬: |
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1 ஢¥¤¥ë© ¢ë¢®¤ á¯à ¢¥¤«¨¢ ¤«ï «î¡®£® ¯®«ï, ¥ ®¡ï§ â¥«ì® ¤«ï ᪠«ïண®. á«ãç ¥ ¢¥ªâ®àëå,⥧®àëå ¨«¨ ᯨ®àëå ¯®«¥© í⮬ã ãà ¢¥¨î 㤮¢«¥â¢®àïî⠢ᥠª®¬¯®¥âë ¯®«п, ª®в®ал¥ г¬¥аговбп б®®в¢¥вбв¢гой¨¬¨ ¨¤¥ªб ¬¨.
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'i = ij !j |
(2.37) |
£¤¥ ⥯¥àì ¨ ¯à¥¤áâ ¢«ï¥â ᮡ®© ¬ âà¨æã ¢ ¥ª®â®à®¬ ¡áâà ªâ®¬ (\¨§®â®¯¨ç¥- ᪮¬") ¯à®áâà á⢥.
ॡãï ⥯¥àì ¨¢ ਠâ®á⨠¤¥©á⢨ï S = 0 ¯® ®â®è¥¨î ª ¯à¥®¡à §®¢ ¨î
(2.36), ¨§ (2.35), á ãç¥â®¬ (2.29), ¯®«ãç |
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(2.42) |
£¤¥ ¨â¥£à « ¡¥à¥âáï ¯® ¯à®¨§¢®«ì®© ¯à®áâà á⢥® { ¯®¤®¡®© £¨¯¥à¯®¢¥àå®- á⨠. ᫨ ¢§ïâì ¢ ¢¨¤¥ £¨¯¥à¯«®áª®á⨠t = const, â® ¯®«ã稬 ¯à®áâ® ¨â¥£à « ¯® âà¥å¬¥à®¬ã ®¡ê¥¬ã V :
Q = ZV d3xJ0 |
(2.43) |
¡ëçë¬ ®¡à §®¬ [25], ¨â¥£à¨àãï (2.41) ¯® ®¡ê¥¬ã V , ¨¬¥¥¬: |
|
ZV d3x@0J0 + ZV @iJi = 0 |
(2.44) |
â®à®© ¨â¥£à « §¤¥áì ¯à¥®¡à §ã¥âáï ¯® âà¥å¬¥à®© ⥮६¥ ãáá |
¢ ¯®¢¥àå®áâ- |
ë©, ª®â®àë© ®¯à¥¤¥«ï¥â ¯®â®ª § àï¤ ç¥à¥§ íâã ¯®¢¥àå®áâì [25]. «ï § ¬ªã⮩ |
á¨á⥬ë ( ᥫ¥®©) íâ®â ¯®â®ª à ¢¥ ã«î ¨ ¯®«ãç ¥¬: |
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â® ¨ ¥áâì ®á®¢®¥ ã⢥ত¥¨¥ â¥®à¥¬ë ¥â¥à | ¨¢ ਠâ®áâì ¤¥©áâ¢¨ï ®â- ®á¨â¥«ì® ¥ª®â®à®© ¥¯à¥à뢮© ®¯¥à 樨 (£à㯯ë) ᨬ¬¥âਨ ¯à¨¢®¤¨â ª á®- ®â¢¥âáâ¢ãî饬㠧 ª®ã á®åà ¥¨ï.
áᬮâਬ ¯à®á⮩ ¯à¨¬¥à. ãáâì ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï ᨬ¬¥âਨ (2.36) ᢮¤ïâáï
ª¯à®áâë¬ âà á«ïæ¨ï¬ ¢ ¯à®áâà á⢥ { ¢à¥¬¥¨:
x = " |
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(2.46) |
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¨¬¥¥â ¬¥áâ® ¤«ï «î¡®© á¨á⥬ë, |
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« £à ¦¨ (¤¥©á⢨¥) ª®â®à®© ¥ § ¢¨á¨â  ®â x . |
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«¥© { ®à¤® (2.30) ¨§ (2.34) áà §ã ¯®«ãç ¥¬ ⥧®à í¥à- |
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¢á¥£¤ ¯®«ãç ¥âáï, ¥á«¨ ¯®«ì§®¢ âìáï ®¯à¥¤¥«¥¨¥¬ (2.34) ¤«ï ¯à®¨§¢®«ì®£® « - |
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£à ¦¨ . ⮦¥ ¢à¥¬ï ª (2.34) ¢á¥£¤ |
¬®¦® ¤®¡ ¢¨âì ç«¥ ⨯ |
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f = ;f , â ª çâ® @ @ f |
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0 ¨ § ª® á®åà ¥¨ï (2.49) ¥ àãè ¥âáï. |
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ª®© ¥®¯à¥¤¥«¥®áâìî ¬®¦® ¢®á¯®«ì§®¢ âìáï ¨ ¢¢¥á⨠|
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§ë¢ ¥âáï ª ®¨ç¥áª¨¬. áâ¥á⢥®, |
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(2.56) |
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¢â®à®¥ ¨§ ⥮६ë ãáá . ã«ì |
||||||||||||||
¢ ¯à ¢®© ç á⨠¢®§¨ª ¥â ¯à¨ ®â¥á¥¨¨ ¯®¢¥àå®á⨠¡¥áª®¥ç®áâì, £¤¥ ¯®«ï |
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§ ç®, ¥á¬®âàï |
¥ª®â®àãî ¥®¤®§ ç®áâì ¢ ®¯à¥¤¥«¥¨¨ ⥧®à |
í¥à£¨¨ |
{ ¨¬¯ã«ìá .
¬¥¥âáï àï¤ á®®¡à ¦¥¨© 䨧¨ç¥áª®£® å à ªâ¥à , ¯® ª®â®àë¬ â¥§®à í¥à£¨¨ { ¨¬¯ã«ìá á«¥¤ã¥â ¢á¥£¤ ¢ë¡¨à âì ᨬ¬¥âà¨çë¬ [8, 25]. ᮡ¥® ¨§ïéë© à£ã¬¥â ®á®¢ ¯à¨¢«¥- 票¨ ®¡é¥© ⥮ਨ ®â®á¨â¥«ì®áâ¨. à ¢¥¨ï ©è⥩ ¤«ï £à ¢¨â 樮®£® ¯®«ï (¬¥âਪ¨ ¯à®áâà á⢠g ) ¨¬¥îâ ¢¨¤ [25]:
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R ; 2g R = ; |
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(⥧®à ¨çç¨), R { ᪠«ïà ï ªà¨¢¨§ |
¯à®áâà - |
á⢠, G { ìîâ®®¢áª ï ª®áâ â â⥨ï. ¥¢ ï ç áâì (2.57) áâநâáï ¨§ ¬¥âà¨ç¥áª®£® ⥧®à g ¨ ¥£® ¯à®¨§¢®¤ëå, ïïáì ç¨áâ® £¥®¬¥âà¨ç¥áª¨¬ ®¡ê¥ªâ®¬. ਠí⮬ ® ¢á¥£¤ ᨬ¬¥âà¨ç ¯® ; [25]. ®í⮬㠨 ⥧®à í¥à£¨¨ { ¨¬¯ã«ìá ¬ â¥à¨¨, áâ®ï騩 ¢ ¯à ¢®© ç á⨠¨ ïî騩áï ¨áâ®ç¨ª®¬ £à ¢¨â 樮®£® ¯®«ï, ¤®«¦¥ ¡ëâì ᨬ¬¥âà¨çë¬.
24 |
. |
®¬¯«¥ªá®¥ ᪠«ï஥ ¨ í«¥ªâ஬ £¨â- ®¥ ¯®«¥.
áᬮâਬ ⥯¥àì ᪠«ï஥ ª®¬¯«¥ªá®¥ ¯®«¥, ª®â®à®¥ 㤮¡® § ¯¨á âì ¢ ¢¨¤¥:
1 |
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(2.58) |
2 |
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1 |
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|
('1 |
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(2.59) |
2 |
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L = (@ ')(@ ' ) ; m2' ' |
(2.60) |
áᬠâਢ ï ⥯¥àì ¯®«ï ' ¨ ' ª ª ¥§ ¢¨á¨¬ë¥ ¯¥à¥¬¥ë¥, ¨§ ãà ¢¥¨© - £à ¦ (2.29) ¯®«ãç ¥¬ ¤¢ ãà ¢¥¨ï «¥© { ®à¤® :
( + m2)' = 0 |
(2.61) |
( + m2)' = 0 |
(2.62) |
£à ¦¨ (2.60) ®ç¥¢¨¤ë¬ ®¡à §®¬ ¨¢ ਠ⥠®â®á¨â¥«ì® â ª §ë¢ ¥¬ëå £«®¡ «ìëå3 ª «¨¡à®¢®çëå ¯à¥®¡à §®¢ ¨© ¢¨¤ :
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' ! ei ' |
(2.63) |
£¤¥ { ¯à®¨§¢®«ì ï ¤¥©á⢨⥫ì ï ª®áâ â . (2.63) ¬ë ¨¬¥¥¬ ¤¥«® á ⨯¨çë¬ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥¬ £àã¯¯ë ¨ (¢ ¤ ®¬ á«ãç ¥ { £à㯯ë U(1) ¤¢ã¬¥àëå ¢à 饨©), ᮮ⢥âá⢥®, ¤«ï ¬ «ëå ¢á¥£¤ ¬®¦® ¯¨á âì:
' = ;i ' ' = i ' |
(2.64) |
{ ¨ä¨¨â¥§¨¬ «ìë¥ ª «¨¡à®¢®çë¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï. ¢¨¤ã ¥§ ¢¨á¨¬®á⨠®â ¯à®áâà á⢥® { ¢à¥¬¥®© ª®®à¤¨ âë, ¨ä¨¨â¥§¨¬ «ìë¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï ¯à®¨§¢®¤ëå ¯®«ï ¨¬¥îâ â ª®© ¦¥ ¢¨¤:
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(2.65) |
|
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|
|
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(2.66) |
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3 ¥à¬¨ £«®¡ «ìë¥ ®§ ç ¥â §¤¥áì â®, çâ® ¯à®¨§¢®«ì ï ä § §¤¥áì ®¤¨ ª®¢ ¤«ï ¯®«¥©, ¢§ïâëå ¢ à §«¨çëå â®çª å ¯à®áâà á⢠{ ¢à¥¬¥¨.
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|
|
25 |
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|
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|
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(2.69) |
¢ë¯®«¨¬®á⨠í⮣® ãá«®¢¨ï ¬®¦® ã¡¥¤¨âìáï ¨ ¥¯®á।á⢥®, ¨á¯®«ì§ãï ãà ¢¥¨ï ¤¢¨¦¥¨ï (2.61), (2.62). ®®â¢¥âá⢥®, ¢ à áᬠâਢ ¥¬®© ⥮ਨ ¢®§- ¨ª ¥â á®åà ïî騩áï § àï¤:
|
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||||||||||||
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|||||||||||
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(2.60), (2.63). - |
|||||||||||
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çâ® ®áâ ¥âáï ç¨áâ® ª« áá¨ç¥áª¨¬, ᮮ⢥âá⢥® |
|||||||||||
Q ¬®¦¥â ¯à¨¨¬ âì «î¡ë¥ (¥æ¥«®ç¨á«¥ë¥) § 票ï. |
|
|
|
|
||||||||
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|
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|
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|
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|
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|
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1 |
|
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(2.73) |
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£à ¦¨ ). «¨¡à®¢®çë¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï (2.63) ¬®¦® § ¯¨á âì ¨ â ª: |
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1 |
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|
'0 = |
|
' |
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sin + ' |
|
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cos |
(2.74) |
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2 |
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1 |
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|
|
|
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'~ |
㣮« ¢ ¯«®áª®á⨠1; 2. £à ¦¨ , ®ç¥¢¨¤®, |
¨¢ ਠ⥠®â®á¨â¥«ì® â ª¨å ¯®¢®à®â®¢, â.¥. ®â®á¨â¥«ì® £àã¯¯ë ¤¢ã¬¥àëå
26 .
¢à 饨© O(2) ¨«¨ ¨§®¬®à䮩 ¥© £à㯯ë U(1) { ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï (2.63) ®ç¥¢¨¤® ã¨â àë: ei (ei ) = 1. à㯯®¢®¥ ¯à®áâà á⢮ ®¯à¥¤¥«ï¥âáï ¬®¦¥á⢮¬ ¢á¥å ¢®§¬®¦ëå 㣫®¢ (ä §) , ®¯à¥¤¥«¥ëå á â®ç®áâìî ¤® 2 n (n { 楫®¥, ¯®¢®à®â ⮦¤¥á⢥ ¯®¢®à®âã + 2 n), ¨ ⮯®«®£¨ç¥áª¨ íª¢¨¢ «¥â® ®ªà㦮á⨠¥¤¨¨ç®£® à ¤¨ãá .
¢®â ⥯¥àì ¬®¦® ¯®¯ëâ âìáï ᤥ« âì à¥è î騩 è £! ®¦® § ¤ âìáï ¤®- áâ â®ç® ä®à¬ «ìë¬ ¢®¯à®á®¬ { ¥«ì§ï-«¨ ᤥ« âì èã ⥮à¨î ¨¢ ਠ⮩ ®â®á¨â¥«ì® «®ª «ìëå ª «¨¡à®¢®çëå ¯à¥®¡à §®¢ ¨© ⨯ (2.63), ® á ä §®© (㣫®¬), ïî饩áï ¯à®¨§¢®«ì®© äãªæ¨¥© ¯à®áâà á⢥® { ¢à¥¬¥®© â®çª¨, ¢ ª®â®à®© ®¯à¥¤¥«¥® è¥ ¯®«¥:
'(x) ! e;i(x)'(x) ' (x) ! ei(x)' (x) (2.75)
ᮡëå ¯®¢®¤®¢ ¤«ï â ª®£® ¦¥« ¨ï, ¢ ®¡é¥¬-â®, ¥â. ã à §¢¥ çâ® ¬®¦® ᪠§ âì, çâ® £«®¡ «ì®¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ (2.63) ¥¢ ¦® ᬮâà¨âáï á â®çª¨ §à¥¨ï ®¡é¥© ¨¤¥®«®£¨¨ ५ï⨢¨áâ᪮© ⥮ਨ { ¬ë \¢à é ¥¬" è¥ ¯®«¥ ®¤¨ ¨ â®â ¦¥ 㣮« (¢ ¨§®â®¯¨ç¥áª®¬ ¯à®áâà á⢥) ¢® ¢á¥å â®çª å ¯à®áâà á⢠{ ¢à¥¬¥¨, ¢ ⮬ ç¨á«¥ ¨ ¢ â¥å, ª®â®àë¥ à §¤¥«¥ë ¯à®áâà á⢥® { ¯®¤®¡ë¬ ¨â¥à¢ «®¬, â.¥. ¥ ¬®£ãâ ¡ëâì ¯à¨ç¨® á¢ï§ ë. ® ¢¥¤ì ¨ ¨§®â®¯¨ç¥áª®¥ ¯à®áâà á⢮ ¨ª ª ¯®ª ¥ á¢ï§ ® á ¯à®áâà á⢮¬ { ¢à¥¬¥¥¬. ® ¬ë 㢨¤¨¬, çâ® âॡ®¢ ¨¥ ¨¢ - ਠâ®á⨠⥮ਨ ®â®á¨â¥«ì® (2.75) ¯®ç⨠¥¬¥¤«¥® ¯à¨¢®¤¨â ª ᮢ¥à襮
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ᬮâਬ ®¯ïâì á«ãç © ¡¥áª®¥ç® ¬ «ëå ¯à¥®¡à §®¢ ¨© á (x) 1. ®£¤ (2.75) ᢮¤¨âáï ª:
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(2.76) |
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(2.77) |
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(2.79) |
@ ' ! @ ' + i(@ )' + i (@ ' ) |
(2.80) |
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(2.81) |
вг б¨вг ж¨о ®¡лз® е а ªв¥а¨§гов б«®¢ ¬¨ ® ⮬, зв® ¯а®¨§¢®¤л¥ ¯®«п ' ¯а¥- ®¡а §говбп в¥¯¥ам (¢ ®в«¨з¨¥ ®в б ¬®£® ¯®«п) ¥ª®¢ а¨ в®, в.¥. ¥ ¯а®¯®аж¨®- «м® б ¬¨¬ б¥¡¥. б¥ ¯®ав¨в б« £ ¥¬®¥ б ¯а®¨§¢®¤®© ! ¨ª ª®© ¨¢ а¨ в®бв¨ « £а ¦¨ (2.60) ®в®б¨в¥«м® в ª¨е ¯а¥®¡а §®¢ ¨© ¯а®бв® ¥в. ®б¬®ва¨¬, ®¤- ª®, ¥«м§п-«¨ ¥¥ ®¡¥б¯¥з¨вм?
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27 |
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|
|
|
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(2.83) |
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(2.67) ¨ |
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ª «ì묨 ª «¨¡à®¢®ç묨 ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï¬¨ ¯®«ï ' (2.75) ¯®«¥ A ¯®¤¢¥à£ «®áì |
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|
|
|
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|
|
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(2.86) |
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|
|
|
|
|
|
|
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(2.87) |
¨¤¨¬, çâ® ¢â®à®¥ á« £ ¥¬®¥ ¢ (2.87) ª ª à § â®ç® ᮪à é ¥â (2.84). ® 㦮 ⥯¥àì ¥é¥ ¨§¡ ¢¨âìáï ®â ¯¥à¢®£® á« £ ¥¬®£® ¢ (2.87). ¯®¬®éìî (2.76), (2.79) ¬®¦® ¯®«ãç¨âì:
J = i (' @ ' ; '@ ' ) = 2' '@ |
(2.88) |
||||
â ª çâ® |
|
|
|
2eA (@ )' ' |
|
|
L |
+ 1 = |
; |
(2.89) |
|
|
L |
|
|
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|
|
|
||
|
|
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(2.90) |
||
®£¤ ¯®¤ ¢®§¤¥©á⢨¥¬ (2.86) ¨¬¥¥¬: |
|
|
|
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2 = 2e2A A ' ' = 2e2A (@ )' ' |
(2.91) |
||||
L |
|
|
|
|
|
¥¯¥àì «¥£ª® ¢¨¤¥âì, çâ® |
|
|
|
|
|
|
|
L + L1 + L2 = 0 |
(2.92) |
â ª çâ® ¨¢ ਠâ®áâì ¤¥©áâ¢¨ï ®â®á¨â¥«ì® «®ª «ìëå ª «¨¡à®¢®çëå ¯à¥- ®¡à §®¢ ¨© ®¡¥á¯¥ç¥ !
28 |
. |
ç⥬ ⥯¥àì, çâ® ¢¢¥¤¥®¥ ¬¨ ¢¥ªâ®à®¥ ¯®«¥ A ¤®«¦® ®¡« ¤ âì ¨ á®®â- ¢¥âáâ¢ãî騬 \᢮¡®¤ë¬" ¢ª« ¤®¬ ¢ « £à ¦¨ . â®â ¢ª« ¤ ¤®«¦¥ ¡ëâì ¨¢ - ਠ⥠®â®á¨â¥«ì® £à ¤¨¥âëå ¯à¥®¡à §®¢ ¨© (2.86). ®ïâ®, ª ª âãâ ¤® ¯®áâ㯨âì. ¢¥¤¥¬ 4-¬¥àë© à®â®à ¯®«ï A :
|
|
F = @ A ; @ A |
|
|
|
(2.93) |
||
ª®â®àë©, ®ç¥¢¨¤®, ¨¢ ਠ⥠®â®á¨â¥«ì® (2.86). ®£¤ |
¬®¦® ¯à¨ïâì: |
|
||||||
1 |
F F |
|
|
|
|
|||
|
|
L3 = ; |
|
|
|
|
(2.94) |
|
16 |
|
|
|
|||||
®¡¨à ï ⥯¥àì ¢á¥ ç«¥ë ®¢®£® « £à ¦¨ , ¯®«ã稬: |
|
|
|
|
||||
|
|
|
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Ltot = L |
+ L1 + L2 + L3 = |
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
= (@ ')(@ ' ) ; m2' ' ; ie(' @ ' ; '@ ' )A + e2A A ' ' ; |
|
F F (2.95) |
||||||
16 |
||||||||
çâ® ¯¥à¥¯¨áë¢ ¥âáï ¢ áâ ¤ à⮬ ¢¨¤¥ ª ª: |
|
|
|
|
||||
1 |
F F + (@ + ieA )'(@ ; ieA )' ; m2' ' |
|
||||||
Ltot = ; |
|
(2.96) |
||||||
16 |
ª¨¬ ®¡à §®¬ ¬ë ¯®«ã稫¨ « £à ¦¨ í«¥ªâத¨ ¬¨ª¨ ª®¬¯«¥ªá®£® ᪠«ïà- ®£® ¯®«ï '! «¥£ª® ¯®«ãç ¥âáï ¨§ ¨á室®£® « £à ¦¨ «¥© { ®à¤®
(2.60) áâ ¤ à⮩ § ¬¥®© [25] ®¡ë箩 ¯à®¨§¢®¤®© @ ' |
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|
D ' = (@ + ieA )' |
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à®á⥩訬 ¢ ਠ⮬ ¥ ¡¥«¥¢®© ª «¨¡à®¢®ç®© £à㯯ë, à áᬮâà¥ë¬ ¥é¥ ¢ ¯¥à¢®© à ¡®â¥ £ ¨ ¨««á , ï¥âáï £à㯯 ¨§®â®¯¨ç¥áª®£® ᯨ { SU(2), ¨§®¬®àä ï £à㯯¥ âà¥å¬¥àëå ¢à 饨© O(3). ëè¥ à áᬠâਢ «®áì ª®¬¯«¥ªá- ®¥ ᪠«ï஥ ¯®«¥, ª®â®à®¥ ¯à¥¤áâ ¢«ï«®áì ¤¢ã¬¥àë¬ ¢¥ªâ®à®¬ '~ = ('1; '2).
5 ®à®èãî ¯®¤¡®àªã à ¨å ®à¨£¨ «ìëå áâ ⥩ ¯® ⥮ਨ ¥ ¡¥«¥¢ëå ª «¨¡à®¢®çëå ¯®«¥© ¬®¦® ©â¨ ¢ ᡮਪ¥ [28]