DSpace at VNU: Moment từ dị thường của electron và phương pháp điều chỉnh thứ nguyên trong lý thuyết trường lượng tử

Moment từ dị thường electron phương pháp điều chỉnh thứ nguyên lý thuyết trường lượng tử Nguyễn Thị Huệ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết vật lý toán Mã số 60 44 01 Người hướng dẫn: GS.TSKH Nguyễn Xuân Hãn Năm bảo vệ: 2014 Abstract Nghiên cứu phương trình Pauli, Dirac cho electron trường ngồi giới hạn phi tương đối tính Các bổ tương đối tính cho phương trình Pauli Các giản đồ Feynman cho đóng góp vào moment từ dị thường, hệ số dạng điện từ Bổ cho mơmen dị thường gần vòng, moment từ dị thường với bổ lượng tử Keywords Vật lý tốn; Lý thuyết trường; Mô men dị thường; Trường lượng tử Content MỞ ĐẦU Lý thuyết lượng tử tương tác điện từ hạt tích điện hay gọi điện động lực học lượng tử QED, xây dựng hoàn chỉnh Sự phát triển QED liên quan đến đóng góp Tomonaga, J Schwinger, R Feynman Dựa vào lý thuyết nhiễu loạn hiệp biến tác giả nêu với việc tái chuẩn hóa khối lượng điện tích electron, QED lý giải thích thành cơng q trình vật lý qua tương tác điện từ, định tính lẫn định lượng Ví dụ dịch chuyển Lamb mức lượng nguyên tử Hydro moment từ dị thường electron, kết tính tốn lý thuyết số liệu thực nghiệm trùng với độ xác cao./1, 4, 6-13, 15,17/ Phương trình Dirac cho electron trường điện từ ngoài, tương tác electron với trường điện từ, chứa thêm số hạng tương tác từ tính Cường độ tương tác mơ tả moment từ electron  ,   e0 e  0  |   c  2m0 2m0c ( m0 e0 khối lượng “trần” điện tích “trần” electron, 0 - gọi magneton Bohr) Các hiệu ứng tương tác chân không vật lý với electron – tính bổ bậc cao theo lý thuyết nhiễu loạn hiệp biến cho moment từ electron, sau tái chuẩn hóa khối lượng electron  m0  mR  điện tích electron  e0  eR  dẫn đến đóng góp bổ xung, mà gọi moment từ dị thường Lưu ý, số R – ký hiệu giá trị lấy từ thực nghiệm Tuy nhiên, thực nghiệm đo moment từ electron   1,003875 0 , giá trị gọi moment từ dị thường electron J.Schwinger /13/ người tính bổ cho moment từ dị thường electron vào năm 1948 ông thu kết phù hợp với thực nghiệm ( bổ cho moment từ electron tính giản đồ bậc cao cho QED, sai số tính toán với thực nghiệm vào khoảng 1010 % ) Biểu thức giải tích moment từ dị thường electron mặt lý thuyết thu :  ly thuyet  0 1    2 3   0,32748  1,184175  2    (0.1)  1,001159652236  28 0 R  1,00115965241 20 0 (0.2) Ở giá trị moment tính lý thuyết theo thuyết nhiễu loạn (0.1) giá trị lấy từ số liệu thực nghiệm (0.2) có trùng khớp với Mục đích luận văn Thạc sĩ khoa học tính bổ vòng cho moment từ dị thường electron QED Việc loại bỏ phân kỳ trình tính tốn giản đồ Feynman, ta sử dụng phương pháp điều chỉnh Pauli -Villars Nội dung Luận văn Thạc sỹ khoa học bao gồm phần mở đầu, ba chương, kết luận, số phụ lục tài liệu tham khảo Chương Phương trình Pauli moment từ electron Phương trình Pauli moment từ dị thường thu nhận hai cách: Trong mục 1.1 xuất phát từ phương trình Schrodinger tư tượng luận ta thu phương trình Pauli với số hạng tương tác moment từ electron với trường /1/ Mục 1.2 dành cho việc nhận phương trình Pauli việc lấy gần phi tương đối tính phương trình Dirac trường điện từ  c  , v – vận tốc hạt, c vận tốc ánh sáng Các bổ tương đối tính cho phương trình Pauli gần bậc cao  v  thu việc sử c gần v dụng phép biến đổi Fouldy - Wouthuyen mục 1.3 Chương Các giản đồ Feynman cho đóng góp vào moment từ dị thường electron Xuất phát từ Lagrangce tương tác electron với trường ta nêu vắn tắt xây dựng S-ma trận mục 2.1 cho toán tán xạ electron với trường điện từ Trong mục 2.2 ta phân tích giản đồ Feynman gần vòng đóng góp cho moment từ dị thường electron Mục 2.3 dành cho việc thảo luận ý nghĩa vật lý hệ số dạng điện từ, đặc biệt gần phi tương đối tính Chương Moment từ dị thường electron gần vòng Trong mục 3.1 sử dụng phương pháp điều chỉnh thứ nguyên ta tách phần hữu hạn phần phân kỳ cho giản đồ Feynman gần vòng Việc tính biểu thức bổ cho moment từ dị thường gần vòng tiến hành mục 3.2 Lưu ý, việc tính moment từ dị thường electron toán phức tạp, Luận văn bước đầu ta thực loạt động tác để đơn giản hóa tốn việc: i/ bỏ qua phân kỳ hồng ngoại liên quan đến khối lượng photon; ii/ bỏ qua việc tái chuẩn hóa khối lượng, điện tích electron, hàm sóng electron trường điện từ liên quan tới đường giản đồ Feynman, tính tốn tới phần đóng góp chủ yếu liên quan đến giản đồ đỉnh Feynman cho mômen từ dị thường electron Phần kết luận ta hệ thống lại kết thu thảo luận việc tổng qt hóa sơ đồ tính tốn cho lý thuyết tương tự Trong luận văn sử dụng hệ đơn vị nguyên tử   c  metric Feynman Các véctơ phản biến tọa độ:    x   x0  t , x1  x, x  y, x3  z   t , x  véctơ tọa độ hiệp biến:  x  g x   x0  t , x1   x, x2   y, x3   z   t ,  x  , đó: g   g  1 0    1 0    0 1     0 1 Các số Hy Lạp lặp lại có ngụ ý lấy tổng từ đến Reference TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Xuân Hãn (1998), Cơ học lượng tử, NXB ĐHQG, Hà Nội Nguyễn Xuân Hãn (1998), Cơ sở lý thuyết trường lượng tử, NXB ĐHQG, Hà Nội Phạm Phúc Tuyền (2007), Lý thuyết hạt bản, ĐHQG, Hà Nội Hoàng Ngọc Long (2005), Cơ sở vật lý hạt bản, NXB Thống kê, Hà Nội Hà Huy Bằng (2006), Các bổ vòng lý thuyết trường lượng tử, NXB ĐHQG, Hà Nội Tiếng Anh A.I Akhiezer and V.B Berestetski (1959) Quantum Electrodynamics, Moscow N.N Bogoliubov and D V Shirkov, (1976) Introduction tho the Theory of Quantized Fields, Interscience Publihers, rd edition Nauka (in Russian) C.M Cvitanovic and T Kinoshita (1974), Phys Rev D10, 1974, 4007 F Gross (2001), Relativistic Quantum Mechanics and Field Theory, A Wiley – Interescience Publication 10 W Greiner and Joachim Reinhardt, (2006) Quantum Electrodynamics, Springer 11 R P Feynman, (1998) Quantum Electrodynamics, Westview Press 12 S Fradkin,(1985) Quantum Field Theory and Quantum Statistics, Adam Hilger, Bristol 13 J Schwinger, (1949) Quantum Electrodynamics II Vacuum Polarization and SelfEnergy, Phys Rev 75 (1949) 651 14 C M Summerfield,(1958) Ann Phys N, Y, (1958) 26 15 L H Ryder, (1985),Quantum field theory, Cambridge University Press 16 A Wachter (2010), Relativistic Quantum Mechanics, Springer  ... nhiên, thực nghiệm đo moment từ electron   1,003875 0 , giá trị gọi moment từ dị thường electron J.Schwinger /13/ người tính bổ cho moment từ dị thường electron vào năm 1948 ông thu kết phù... nghiệm ( bổ cho moment từ electron tính giản đồ bậc cao cho QED, sai số tính tốn với thực nghiệm vào khoảng 1010 % ) Biểu thức giải tích moment từ dị thường electron mặt lý thuyết thu :  ly... electron Phương trình Pauli moment từ dị thường thu nhận hai cách: Trong mục 1.1 xuất phát từ phương trình Schrodinger tư tượng luận ta thu phương trình Pauli với số hạng tương tác moment từ electron