Научная статья на тему 'Метод собственного времени Фока-Швингера и инфракрасные расходимости в модели g\\f Qp'

Метод собственного времени Фока-Швингера и инфракрасные расходимости в модели g\\f Qp Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
304
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТОДСОБСТВЕННОГО ВРЕМЕНИ / ИНТЕГРАЛ ПО ТРАЕКТОРИЯМ / АЛГЕБРА ГЕЙЗЕНБЕРГА / ИНФРАКРАСНЫЕ И УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ РАСХОДИМОСТИ / ПЕРЕНОРМИРОВКИ / ДАЛЬНОДЕЙСТВИЕ И ПРОБЛЕМА СИЛЬНОЙ СВЯЗИ В КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ И СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ / PROPER TIME METHOD / PATH INTEGRAL / HEISENBERG ALGEBRA / INFRARED AND ULTRAVIOLET DIVERGENCES / RENORMALIZATION / LONG-RANGE INTERACTION AND STRONG COUPLING PROBLEM IN THE QUANTUM THEORY AND THE STATISTICAL PHYSICS

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Веселкова Наталья Геннадьевна, Письмак Юрий Михайлович

Для матричных элементов оператора эволюции, который использутся в формализме метода собственного времени Фока-Швингера выводятся формулы, пригодные для обращения операторов алгебры Гейзенберга наиболее общего вида. Результаты формулируются в терминах дифференциальных операторов и функциональных интегралов. Возможности их применения для решения нетеоретико-возмущенческих задач квантовой теории поля демонстрируются на примере анализа инфракарсных сингулярностей в модели простейшего типа взаимодействия безмассового скалярного поля с массивным. Библиогр. 12 назв.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Веселкова Наталья Геннадьевна, Письмак Юрий Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Fock-Schwinger proper time method and infra-red divergence in model qφ2ψ

For matrix elements of the evolution operator which are used in a formalism of Fock-Schwinger proper time method the formulas are deduced being suitable for the inversion of the Heisenber algebra operators of the most general form. The results are formulated in terms of differential operators and functional integrals. Possibilities of their application for the solution of non-perturbation problems of the quantum field theory are demonstrated on an example of the analysis of infrared singularities in a model of a simple kind interaction of massless scalar field with massive one.

Текст научной работы на тему «Метод собственного времени Фока-Швингера и инфракрасные расходимости в модели g\\f Qp»

Сер. 4. 2009. Вып. 4

ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

УДК 53:51, 530.145.1+517.9

Н. Г. Веселкова, Ю. М. Письмак

МЕТОД СОБСТВЕННОГО ВРЕМЕНИ ФОКА-ШВИНГЕРА И ИНФРАКРАСНЫЕ РАСХОДИМОСТИ В МОДЕЛИ ду2у *

Введение. Впервые метод собственного времени (МСВ) был предложен В. А. Фоком [1], для решения уравнения Дирака во внешнем электромагнитном поле. Решение представлялось в виде контурного интеграла по параметру, имевшему смысл собственного времени.

Значение МСВ было по-настоящему осознано только в 1950-1952 гг., после того, как была создана ковариантная формулировка квантовой теории поля [2, 3]. Как известно, собственное время является инвариантом. Это обстоятельство важно с точки зрения современной квантовополевой теории элементарных частиц, в которой релятивистская инвариантность является одним из главных требований. В конкретных задачах, например, при выборе способа регуляризации и выделения расходимостей тока, собственной энергии и поляризации вакуума в квантовой электродинамике предпочтительны ка-либровочно и релятивистки инвариантные подходы. Одним из них является МСВ, если интегрирование по собственному времени проводится в конце вычислений [4]. В рамках МСВ была впервые исследована проблема калибровочной инвариантности [4] и определения «позитронной» функции Грина для уравнения Дирака [5].

Почти через 20 лет после его возникновения МСВ стал активно использоваться для расчётов в моделях квантовой теории поля, так как оказался эффективным для проведения процедуры перенормировки, необходимой для устранения ультрафиолетовых расходимостей. Развитый в работах Швингера [4], МСВ был успешно использован для вычислений радиационных поправок в квантовой электродинамике и при рассмотрении задачи поляризации вакуумма заданным электромагнитным полем [6]. Полученные результаты представляют собой интегралы по собственному времени от конечных калибровочно инвариантных выражений. Ультрафиолетовые расходимости в них порождаются расходимостью интегралов при снятии регуляризации.

Важным этапом в развитии МСВ можно считать работу Барбашова [7], в которой предлагается способ формального решения уравнений теории поля в виде функционального интеграла. В ней были получены выражения для функций Грина, удобные для расчёта их инфракрасных асимптотик с использованием процедуры перенормировок [7] в моделях с безмассовым полем.

В предлагаемой работе рассматривается обобщение формализма [7] на теории поля с лагранжианом произвольного вида в пространстве произвольного числа измерений В На его основе проводится анализ проблемы инфракрасных расходимостей в модели взаимодействия массивного скалярного поля с безмассовым.

* Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант 07-01-00692а, при поддержке Министерства образования России, грант № РНП2.1.1/1575, а также SORS research, a. s.

© Н. Г. Веселкова, Ю. М. Письмак, 2009

Постановка задачи. Расчёт функций Грина в квантовополевых моделях может быть сведён к решению следующего класса задач. Рассмотрим линейный оператор Ь(Р,Я), действующий в абстрактном гильбертовом пространстве Е. Записывая векторы этого пространства в дираковских обозначениях, имеем

Ь(Р,Я)\^) = |ф), (1)

где \у), \у) Є Е, а Р = (Рі, ..,Рп), Я = (Яі, ...,Яо) - совокупности операторов, удовлетворяющих коммутационным соотношениям:

[pi, Р] = [Я, ] = 0, [Рі, ] = Щз,

где каждое Щу - так называемое с-число, т. е. величина, коммутирующая со всеми операторами Я и Р. Таким образом, Я и Р аналогичны операторам координаты и импульса квантовой механики. Кроме того, будем предполагать эрмитовость операторов Яі, что позволит в дальнейшем построить для них Я - представление в базисе, в котором операторы Я диагональны. Будем допускать зависимость Ь не только от Я и Р, но и от других некоммутирующих операторов, предполагая лишь коммутативность этих операторов с Я и Р. Если для матрицы существует обратная, то, совершая линейное преобразование Р' = п-1Р, мы получим набор операторов Р', коммутирующих с операторами Я з на символы Кронекера б^, поэтому мы в дальнейшем можем без ограничения общности задачи положить п3 = 63.

При построении функций Грина в теории взаимодействующих полей возникает задача, которая в общем виде сводится к решению относительно |у) уравнения (1). Формально можно записать его в виде

М = Ь-1(P,ЯШ,

и мы приходим, таким образом, к задаче о построении обратного оператора к Ь(Р, Я). В рамках МСВ его предлагается представить в виде интеграла от оператора эволюции и (в), удовлетворяющего уравнению

• <2>

с начальным условием

и (0) = I. (3)

Если оператор эволюции известен, то

сю

L-1 = —i lim i e-esU(s)ds. e^+oj

0

В настоящей работе для матричных элементов оператора эволюции U(s) в представлении, в котором оператор Q диагонален, даётся вывод явного выражения, допускающего запись в терминах функционального интегрирования. При этом каких-либо существенных ограничений на вид оператора L(P, Q) мы не накладываем, предполагая только, что это полином или формальный ряд по операторам P, Q.

В настоящей работе мы демонстрируем применение МСВ для нетеоретиковозмущен-ческих задач квантовой теории поля на примере анализа инфракрасных сингулярностей в модели в евклидовой квантовой теории двух скалярных полей с действием

S = ^ [<9ф<9ф + + то2\|/2 + #\|/2ф] .

Для пропагатора поля у мы получим главное асимптотическое приближение на больших расстояниях.

Матричные элементы оператора эволюции. Выберем в качестве базисных векторов пространства Е собственные функции \я) эрмитовых операторов Я^, спектр которых мы предполагаем непрерывным. Так как операторы коммутируют между собой, они имеют общие собственные функции, образующие полную систему

ЯМ) = чМ), {я\я') = % - я'),

и произвольный вектор \/) пространства Е в данном базисе имеет вид

\/) = J /(я)\я)Ля-

Мы предполагаем, что в пространстве Е можно определить преобразование трансляции Т(я), обладающее свойствами

т (я')\я) = \я + я').

Эти преобразования образуют абелеву ^-параметрическую группу. Для её генераторов

д

Ті = тгТія)

д=0

выполняются соотношения

д д д {я\%\я>) = -—Ь(я-я'\ {я\Т^1\я') = -—Ь(я-я')я,р Ш#\я') = -ъ —

Таким образом, в силу равенства хб(х) = 0,

д_

' д я,

{я\[Т1^3\\я') = (я3-я'1)—Ъ(я-я>) =

д д

= ~о^- [ІЧі - ч'эЖч - ч')\ - &(я - Іі')~0^ІЧі - ч'і) = —ЬцЬ(ч - я') = ~{я\[Ріі Яз\\я')-

Следовательно, операторы Кі = Рі + Ті коммутируют со всеми операторами Я з и являются в рассматриваемом базисе диагональными:

Р\я) = Ыя)\я) = МЯ)\я), [Рі,із(Я)] + [Рз,МЯ)] = 0.

Мы видим, что генератор трансляций Ті связан с оператором Рі соотношением Ті = = /і(Я) — Рі. Мы рассмотрим только случай Рі = Ті. Кроме того, мы будем предполагать, что Ь(Р, Я) записан в симметризованном виде. В этом случае справедливо равенство

д д\

. (4)

сс=|5>=0

Решение для общего случая, когда нет равенства (4) и /(Я) = 0, получаются формальной заменой в выражении для матричного элемента и (в) оператора Ь на оператор Ьв^, для которого выполняются соотношения

дд

ьеВ(р, д) = ьеВ ( —, —

= Ь(Р + / (Я),Я). (5)

а=в=0

Решение уравнения (2) с начальным условием (3) можно представить в виде суммы вольтерровского ряда, которая в компактной записи имеет вид

U(s) = T exp Uj L(x)dx | .

Здесь Ь(т) - оператор Ь(Р,Я), в котором предполагается формальная зависимость составляющих его операторов Р и Я от параметра т € [0, в] и Т обозначает операцию упорядочения операторов в соответствие со значением параметра т (операторы с большим значением располагаются правее тех, у которых оно меньше). Обозначим а(т), в(т) наборы функций а(т) = (ах(т),..., ад (т)), в(т) = (^(т),..., (т)) и введём оператор

ф(т) = ф+(т) + ф~(т), где ф+ (т) = в(т)Я, ф~(т) = а(т)Р. Пользуясь тем, что под знаком Т-упорядочения все операторы коммутируют, мы можем записать

Щ.) = Гехр |,| Ь *| Техр |У ф(,)А

а=в=0

Вычислив коммутатор операторов ф+, ф : [ф (т), ф+ (т')] = а(х)Р(х') и воспользовавшись теоремой Вика, получим

T exp 11 ф(х^х j = exp I j dxa(x) j p(x')dx'| eJ0 $>+(T)dTeJ0 <TMdT.

Так как Pi = -Ti, в силу сделанных нами предположений, мы имеем:

T (a) = e-aP, (q\eaP\q) = (q\q - a) = b(q - a - q),

(q\eSoS *-iT)dT\q') = 5 ^q' - j a(x)dx - q^ , {q\ef0 ф+ (x)dx = ef0 qe(x)dx(q\.

Таким образом,

<'і№)'"'> = r“P j./i *} х

X 5 iq' - j a(x)dx - q J ef0 dTa(T) /oW)dT'+/oS qe(T)dT

а=в=0

Для проведения расчётов может оказаться удобным представление матричных элементов оператора эволюции и (в) в виде

№Ш) = -Щв I е^-^ир(3м, (6)

где

Ц,(», я) = Техр |.| і А1 х

X е!0 ¿т(х)10 в(т')ат' + !0 дІІ(т)іїх+і /0 ра{х)а%

■ (7)

а=в=0

Полученные нами выражения сходны с формулами Вика-Хори для порождающих функционалов функций Грина и й-матрицы в квантовой теории поля, для которых существуют также версии в рамках формализма функционального интегрирования [10]. Построим аналогичное представление для матричных элементов оператора эволюции. Интегралы по траекториям. Определим функцию е(в) с помощью соотношения

1 = е(в) ! вК «т)х(т)*(8)

где интегирование проводится по всем вещественным функциям ^(т), х(т) на интервале т € [0,в], и Х(т) обозначает производную функции х(т). Сдвигом переменных интегрирования

т т

£(т) ^ £(т) - ^ Р(т/)йт/, х(т) ^ х(т) + а(т')^'

0 0 в интеграле в правой части (8) мы получаем соотношение

в}£ ^та(т) = е(в) I в}° ВДХ(т)Л+/0а а(т)ВДЛ+/0а Р(т)[Х(т)-Х(«)]*Я^Х. (9)

Таким образом, вследствие того, что

Ф ерх = Ф(Х)ерх,

а также (7), (9) мы имеем

Кр(в, д) = е(в)I Те*К Шт)+*р, х(т)-х(^)+я)Лт+0 «т)х(т)*^Ях. (10)

Подынтегральные выражения в интегралах (8), (10) инвариантны относительно сдвига поля х на постоянный вектор, поэтому вклады данные интегралов пропорциональны объёмам ^-мерного пространства, которые мы можем явно выделить в каждом из них. Для этого вставим в подынтегральное выражение интеграла (10):

СЮ

1 = J 6(х(«) - оМо

и, меняя порядки интегрирования, получим

Ир(з,д) = е(з) J ¿о І ТеіК ь£(т)+ір’ ХМ-^*-/» «т)х(т)*6(х(5) - о)^Х- (11)

Сделав в (11) сдвиг переменной интегрирования х(т) ^ х(т) — Я + о, преобразуем данное выражение к следующему виду:

Кр(в, д) = е(8)У® І Теіії Шт)+ір, х(т))*+/о ^(х)х(х)ахЬ(%(в) — д)Щ,®Ъ (12)

где Уо = / ¿о - объём ^-мерного пространства. Аналогичная процедура с интегралом в правой части (8) приводит к следующему результату:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 = е'(8) ! Є» ^(х)х(х)ЛхЬ(х(в) — д)9^х,

где мы ввели обозначение о'(в) = с(в)Уо.

В интеграле (12) можно произвести замену ^(х) ^ ^(х) — р, где р - постоянный вещественный вектор. Класс функций ^(х) и мера интегрирования от этого не изменятся. Так как функциональный интеграл, который получается в результате такой замены, не зависит от р, мы можем, совершая его аналитическое продолжение в комплексную область, положить р = ір. Это приводит к более простому представлению

Кр(з,д) = с'(в) І ТеіК Ш%)’ х(х))ах+Іо‘ ї(т)х(т)<іт+іріх(0)-<і']ь(-х(8) — д)Щ,®Ъ (13)

которое при подстановке в (6) даёт возможность проинтегрировать по вектору р и по-

лучить в результате запись матричных элементов оператора эволюции в виде

(д'\и(в)\д) = с'(в) І ТеіК ДВД-х(т))*+/о ^(х)х(х)йхЬ(х(0) — д')Ь(х(в) — д)Щ,®х- (14)

С точки зрения приложений, особый интерес представляют операторы вида

Р 2

ь(р’д) = ш+ут (15)

где М - числовой параметр. Для них интегрование по ^ в (14) вычисляется явно:

д\и(в)\д) = с(в, М) ! ТеіІо ь(Мх(х), х(х))ахЬ(%(0) — д')0(х(в) — д)&х, (16)

где

с(8,М) = с'(з) [ е‘/о

не зависит от вида функции У(ф). Обозначим Ь(0)(Р), ир\в,д), и(0)(в) оператор Ь(Р,ф) (15), функцию ир(в,д) и оператор эволюции для случая У(ф) = 0. Пользуясь (6), (7), получаем

Г / X \ 2

і I о \ , _• г s,

«Г(*.',)=ехр * \

а=0

(2п)

c(s,M ) = {q'\U(0) (s)\q)

eif0s L(°> (Mx(T))dT§(x(0) - q')b(x(s) - q)DX

(17)

В силу (16), (17), мы можем переписать выражение (6) для матричных элементов оператора эволюции в виде

J Té /S L(MX(х), ï.(x))dxDx

ыиш) = eil;L„(WSx , (18)

{q,q'}

где мы использовали обозначение

J ■■■ Dx = J ■■■ ô(x(0) - q')à(x(s) - q)D х-

{q,q'}

Для рассматриваемого случая оператора L(P,Q) в форме (15) мы получили выражение, в которое входят интегралы по траекториям, соединяющим в ^-мерном пространстве точки с координатами q, q'. Оно может быть использовано для расчётов по теории возмущений.

Формализм интегралов по траекториям в квантовой теории был предложен Р. Фейнманом [11, 12]. Так же, как и в обычной теории поля, интегралы по траекториям можно представить в виде сумм диаграмм Фейнмана. Для построения диаграммной техники вычислим гауссов интеграл

G(J) = I é ¡'о [l(0) (m'X(x))+x(x)J(x))]dxDx. (19)

{q,q'}

Для этого совершим в (19) сдвиг переменной интегрирования х(т) ^ х(т) + ю(т), выбрав в качестве ш(т) функцию

S

1C тт'

ш(т) = — A(x,xr)J(xr)dx', Л(х,х') =--------в(х-х>)х>-в(х>-х)х, (20)

0

где мы использовали обозначение 0(т-т') для пороговой функции Хевисайда. Нетрудно убедиться, что ш(0) = m(s) = 0, со(0) = /0(т - s)J(т)ёх/(Ms), d>(s) = тJ(^^/(Ms), ш(т) = J(т)/М. Эти соотношения и возможность замены х(0) ^ q', x(s) ^ q под знаком интеграла по х в G(J) позволяют с помощью интегрирования по частям преобразовать G(J) к виду

G(J) = ( éSo[l(0)(mfeW+^MD+IxM+raMRx =

{q,q'}

s s s

exp<( l- J((q- q,)x + q>s) J(xïdx+2~M J J J(x)A(x’x')J(x')dxdx' } G(0)-

0 0 0

Так как

TeiSo V^.{x))dx = e/o 'f{x)biç)dxrpei^v00))*

G=0

для интегралов по траекториям в правой части (18) получается следующий результат:

/ 5 \ і ( V(о(т))&

№Ш) = {дрмшмоу'с -»- Те» = т^Ш) х

\ 50 / а=0

* Г Г 6 . , „ 5 , , , I ¿/т/(о(т)+<^±^)*

х ехр < ---- —— Д(т, т')—-—- сіхсіх' > Те 0

Р ' 2М У У 6а(т) ^ ’ 5а(т/) '

00

. (21)

а=0

Таким образом мы получили выражение, аналогичное формуле Вика-Хори [8-10] для матричных элементов оператора эволюции и (в) для оператора Ь(Р^) (15), из которого следует, что линией в диаграммах теории возмущений для данного объекта является пропагатор гЛ(г, х/)/М, а вершинам соответствуют производные от IV ч )т+д . Как будет показано ниже, данная диаграммная техника может использоваться для получения нетеоретиковозмущенческих результатов.

Проблема инфракрасных расходимостей в квантовополевых моделях. Метод собственного времени оказывается удобным для описания асимптотического поведения корреляционных функций в моделях с дальнодействием. В качестве простейшего примера рассмотрим евклидову теорию двух скалярных полей с лагранжианом взаимодействия вида

= ду2(х)ф(х).

Мы полагаем, что масса поля ф равна нулю, и пренебрегаем поляризацией вакуума. Тогда задача вычисления квантовополевой функции Грина 0(х, у) (парного коррелятора) поля у может быть сформулирована следующим образом. Вначале находится функция Грина поля у в заданном классическом поле ф. Эта функция удовлетворяет уравнению

{-а2 + т2 + дф(х)} с(ф; х,у) = Ь(х - у).

Парный коррелятор поля у является функциональным средним от функции 0(у; х, у):

с^(х,у) = {{0(ф; x,y))), (22)

где усреднение проводится по гауссовому распределению, для которого

((ф(х))) =0, ((ф(х)ф(у))) = ¿(х - у)

и ¿(х — у) является пропагатором поля ф

д 2(1(х — у) = —Ь(х — у).

В более общем случае

¿(х - у) = (х - у)-21.

Для вычисления функции Грина С(ф; х, у) методом собственного времени мы можем пользоваться формулой (18) для ядра оператора эволюции и (в) и получить в итоге представление для С(ф; х,у) в виде

СЮ

С(ф; х,у) = -I!(х\и(в)\у)3,в. (23)

о

Для рассматриваемой нами задачи входящие в (15) величины имеют вид

М=-\, V(Я) = то2 + <?ф(<3).

Таким образом, в нашем случае

(х\и(в)\у) = Ыо(х,у; в)и(в, ф; х,у),

где

и0{в\х,у)= ехр|і

и (в, ф; х,у) = ехр у!

-----------\- вто

г = х — у,

(25)

X 2(т)

+ дф(Х(т))

вт> ®х,

{хУ}

<3 1 = / ехр { -і I /• ^Х-

4

{х,У}

Для дальнейших расчётов удобно сделать замену переменной интегрирования х(т) = = \г\ го (т/в). В результате получим:

и (в, ф; х,у) = Я I ехр у!

г2йз2 (т) 4й

+ вдф(\г\го(т))

вт> &го,

ехр < г

,г2го2(т)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

вт> &го.

Так как

«е-7*» = ехр |

и для пространства размерности В:

в(х, х') =

Г(В/2 — 1)

4пп/2(х — х')2(п/2 ^'

то, усредняя и (в, ф; х, у) по полю ф, мы приходим к следующему результату:

и(в,х,у) = {{и(в, ф; х,у))) = Я ^го ехр {гК(го; в, г)} ,

где

1 1

К{Щ8,г) = I <£ + */I [гоа)-го(р)]2(1-в/2Чф

(26)

2

4

1

и

, _ гд2Т{В/2 - I)*2

“ 8жп/2г2(°/2-1') '

Тем же методом, который был использован для вывода формулы (21), можно получить аналогичное представление для функции и (в, х, у):

')

0 0

1 1

ехр Ы ) I (о(У - о(р) +

00

, (27)

а=0

где мы обозначили Д(т, т') функцию Д(т, т'), определение которой дано в (20), при в = 1.

При вычислении асимптотики пропагатора 0(х,у) при \(х — у)\ = \г\ ^ ж можно использовать интегральное представление

СЮ

G(x,y) = J ио(1з,х,у)и (гв,х,у)(1з, (28)

0

которое следует из (22)—(24) при развороте контура интегрирования в комплексной плоскости на мнимую ось. Расчёт асимптотики методом Лапласа даёт хорошо известный для пропагатора свободной теории результат, при этом стационарной оказывается точка вс = \г\/2т. Если считать д настолько малым, что основной вклад в интеграл (28) при больших \г\ также, как для свободной теории, даёт малая окрестность стационарной точки вс, и вс - величина порядка \г\, то в выражении (28) можно использовать

приближение 1Л(гв, х, у) для и (г в, х, у), которое получится, если в правой части (27)

положить формально Д = 0:

и(в, х, у) = ехр \г^J J \£ — р\2 ° ФФ ^ • (29)

00

Интеграл в показателе экспоненты вычисляется явно:

1 1 1

\2-Е ¿„¿'г — 1 [ , п „\3-Di

3 — В У ^ ^ J м (3 — В)(4 — В)'

0 0 0

В итоге мы имеем:

га282Т (Щ

1пЫ(в,х,у) =------5----------------------+ о(|^|). (30)

2ят(£>-2)(£)-3)(£)-4)

Здесь о(х) обозначает функцию, которая стремится к нулю, когда её аргумент стремится к бесконечности.

х

Мы видим, что (30) расходится при В = 3, В = 4. Причина в том, что для этих размерностей пространства рассматриваемая нами формально теория не существует и требует специального доопределения. Обычно для этого используют процедуру перенормировки, которая предполагает вначале регуляризацию, например, продолжение по размерности, в котором размерность В рассматривается формально как комплексный параметр. При этом результаты вычисления оказываются конечныем при всех значениях

В, кроме некоторых целочисленных. Параметры теории и константы перенормировки теории предполагаются зависящими от В таким образом, чтобы результат оказался существующим и при физичесчких размерностях. Модели, обладающие этим свойством, называются перенормируемыми. Такова, в частности, и рассматриваемая нами теория, если размерность пространства не превышает шести.

При заданной регуляризации возможны различные процедуры нормировки, сводящиеся друг к другу конечной перенормировкой параметров теории. В так называемой схеме минимальных вычитаний перенормированные результаты получаются из регуля-ризованных простым отбрасыванием сингулярных в окрестности физических значений размерности пространства полюсных членов ряда Лорана по отклонению размерности от физической. Таким образом, в рассматриваемом нами приближении мы получим для В = 2:

д2в2

1п и{8,х,у) = —\п(\г\)(1 + о(\г\), (31)

для В = 3:

д2в2

ЫЩв, х, у) = 1п(г;)(1 + о(\г\), (32)

а при В = 4:

д2в2

1п и{8,х,у) = ^^\п(\г\)(1 + о(\г\). (33)

Из этих результатов видно, что асимптотика больших расстояний для пропагатора сушественно зависит от размерности пространства. Для интервала 2 ^ В ^ 4 чем меньше размерность, тем сильнее убывание пропагатора G(x, у) с ростом расстояния \г\ = \х — у\, для В = 5, 6 главный член асимптотики G(x,y) такой же, как в свободной теории. Для размерностей В = 2, 3, 4 главное асимптотическое приближение G(x, у) нетрудно вычислить в явном виде методом Лапласа, пользуясь апроксимация-ми и (в, х, у) (31)—(33) в интеграле (28). Если разложить результаты в ряд по константе взаимодействия д, нетрудно убедиться, что последующие члены ряда дают больший вклад в асимптотику, чем предыдущие. Таким образом, методом собственного времени удалось решить нетеоретиковозмущенческую задачу.

Заключение. В данной работе мы продемонстрировали возможности применения функциональных методов квантовой теории поля и статистической физики для задачи

об обращении наиболее общего вида оператора Ь(Р^) алгебры Гейзенберга в рамках предложенного В. А. Фоком метода собственного времени. Её решение в виде интегралов по траектории получено без их аппроксимаций конечнократными интегралами. Функциональный формализм удобен для решения методом собственного времени нетеоретиковозмощенческих задач. Его дальшейшее развитие и применение в исследованиях моделей квантовой теории поля, статистичекой физики и теории стохастических процессов несомненно будет способствовать получению новых важных результатов.

Литература

1. Фок В. А. Собственное время в классической и квантовой механике // Изв. АН СССР. 1937. № 4-5. С. 551-568; Fock V. Die Eigenzeit in der Klassischen- und in der Quantenmechanik // Sow. Phys. 1937. Bd. № 12. S. 404-425.

2. Фок В. А. Работы по квантовой теории поля. Л., 1957. 160 с.

3. Новожилов Ю. В., Новожилов В. Ю. Владимир Александрович Фок. (К столетию со дня рождения) // Физ. элементарн. част. атом. ядра. 2000. Т. 31. Вып. 1. С. 3-46.

4. Schwinger J. On gauge invariance and vacuum polarization // Phys. Rev. 1951. Vol. 82. N 5. P. 664-679.

5. Nambu Y. The use of the proper time in quantum electrodynamics // Progr. Theor. Phys. 1950. Vol. 5. N 1. P. 82-94.

6. Новейшее развитие квантовой электродинамики / под ред. Д. Д. Иваненко. М., 1954. 396 c.

7. Барбашов Б. М. Функциональные интегралы в квантовой электродинамике и инфракрасная асимптотика функций Грина // Журн. эксп. теор. физики. 1965. Т. 48. Вып. 4.

С. 607-621.

8. Wick G. C. The evaluation of the collision matrix // Phys. Rev. 1950. Vol. 80. N 2. P. 268-272.

9. Hori S. On the well-ordered 5-matrix // Progr. Theor. Phys. 1952. Vol. 7. N 5, 6. P. 578-584.

10. Васильев А. Н. Функциональные методы в квантовой теории поля и статистике. Л., 1976. 238 с.

11. Feynman R. Spase-Time approach to non-relativistic quantum mechanics // Rev. Mod. Phys. 1948. Vol. 20. N 2. P. 267-387.

12. Фейнман. Р., Хибс А. Квантовая механика и интегралы по траекториям / пер. с англ. М., 1968. 382 c.

Принято к публикации 1 июля 2009 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.