Литмир - Электронная Библиотека
Содержание  
A
A

В качестве поверхности интегрирования выберем цилиндр с осью, расположенной вдоль оси времени, и основаниями, лежащими при t+→+∞ и t-→-∞ (рис. 29). Устремив размеры цилиндра к бесконечности, получим

Q

K

=

𝑑

x

K

0

(t

+

→+∞,

x)

-

𝑑

x

K

0

(t

-

→-∞,

x)

K

+

-K

-

.

(38.4)

Операторы K± являются самосопряженными, переходящими друг в друга при обращении времени; поэтому их спектры совпадают. Обозначим их собственные векторы через |n±⟩≡|n, t±→±∞; они удовлетворяют уравнению

K

±

|n

±

=n|n

±

⟩.

(38.5)

В силу эрмитовости операторов K± физический вакуум можно разложить по собственным векторам этих операторов. Такое разложение имеет вид

|θ⟩=

c

n

(θ)|n

+

⟩=

c

n

(θ)|n

-

⟩;

(38.6)

коэффициенты cn в первом и во втором равенстве одни и те же. Действительно, вакуум инвариантен по отношению к временны́м трансляциям; поэтому его можно рассматривать при t=0. Тогда, применяя оператор обращения времени U(T), мы получаем, что коэффициенты cn в (38.6) одинаковы в обеих суммах. Теперь необходимо определить значения этих коэффициентов. Для этого применим оператор i∂/∂θ к функции Грина (вспомним формализм, развитый в § 2) и получим

i

∂θ

⟨θ|T

N

j

(x

j

)|θ⟩

=

i

∂θ

⟨0|

N

0

j

(x

j

i

𝑑

4

x{ℒ

0

int

(x)+ℒ

0

(x)}

|0⟩

=

32π²

𝑑

4

x

⟨0|TG

̃

0

(x)G

0

(x)

N

0

j

(x

j

i∫

𝑑

4

x

{ℒ

0

int

(x)+ℒ

0

(x)}

 

|0⟩

=

32π²

𝑑

4

x

⟨θ|TG

̃

(x)G(x)

N

 

j

(x

j

)

|θ⟩.

(38.7)

Другими словами, оператор i∂/∂θ эквивалентен введению в формулу оператора топологического заряда QK. С учетом хронологического порядка операторов и формул (38.3) и (38.4) выражение (38.7) принимает вид

i

∂θ

⟨θ|T∏N

j

(x

j

)|θ⟩

=

⟨θ|K

+

T∏N

j

(x

j

)|θ⟩

-

⟨θ|T∏N

j

(x

j

)K

-

|θ⟩.

Разлагая его в ряд по собственйым векторам операторов K± получаем уравнение50в)

50в) Более строгий вывод можно найти в работе [81]; в § 45 приведено альтернативное рассмотрение.

i

∂θ

 

n,m

c

*

n

(θ)c

m

(θ)=

 

n,m

(n-m)c

*

n

(θ)c

m

(θ),

решения которого имеют вид

c

n

(θ)=Ce

inθ

.

(38.8)

Произвольная константа C может быть выбрана равной единице.

Следствием формулы (38.8) является ортогональность вакуумов, соответствующих разным значениям параметра θ:

⟨θ|θ'⟩=δ(θ-θ'),

(38.9)

так что с точностью до периода каждому значению θ отвечает свой, отличный от других физический мир.

До сих пор мы не учитывали существования фермионов. Теперь мы покажем, как изменяется проведенный выше анализ при введении в рассмотрение n фермионов с исчезающе малой массой. Начнем с того, что напишем снова знакомое нам тождество Уорда (37.12):

μ

⟨θ|TÂ

μ

0

(x)

 

j

N

j

(x

j

)|θ⟩

=-

 

l

χ

l

δ(x-x

l

)

⟨θ|T

 

j

N

j

(x

j

)|θ⟩,

которое мы проинтегрируем по 𝑑4x:

𝑑

4

x

μ

⟨θ|TÂ

μ

0

(x)

 

j

N

j

(x

j

)|θ⟩

-

χ

l

⟨θ|T

 

j

N

j

(x

j

)|θ⟩.

Используя формулы (37.6) и (37.8), получим выражение

𝑑

4

x

μ

⟨θ|T

 

ƒ

q

ƒ

(x)γ

μ

γ

5

q

ƒ

(x)

 

j

N

j

(x

j

)|θ⟩

=

2n

𝑑

4

x

⟨θ|TG

̃

(x)G(x)

 

j

N

j

(x

j

)|θ⟩

-

χ

l

⟨θ|T

 

j

N

j

(x

94
{"b":"570039","o":1}