Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Moment từ dị thường của electron và phương pháp Pauli Villars trong điện động lực học lượng tử

Mục đích bản luận văn Thạc sĩ khoa học này là tính bổ chính một vòng cho moment từ dị thường của electron trong QED. Việc loại bỏ phân kỳ trong quá trình tính toán giản đồ Feynman, ta sử dụng phương pháp điều chỉnh Pauli-Villars.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Moment từ dị thường của electron và phương pháp Pauli Villars trong điện động lực học lượng tử ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------- TRẦN ANH BÌNHMOMENT TỪ DỊ THƢỜNG CỦA ELECTRON VÀ PHƢƠNG PHÁP PAULI-VILLARS TRONG ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC LƢỢNG TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------- TRẦN ANH BÌNHMOMENT TỪ DỊ THƢỜNG CỦA ELECTRON VÀ PHƢƠNG PHÁP PAULI-VILLARS TRONG ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC LƢỢNG TỬ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật Lý toán Mã số : 60.44.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TSKH. NGUYỄN XUÂN HÃN Hà Nội - 2012 2 MỤC LỤCMỞ ĐẦU ....................................................................................................... 5CHƢƠNG 1. PHƢƠNG TRÌNH PAULI-VILLARS ..................................... 8 1.1. Phương trình Pauli-Villars .................................................................. 8 1.2. Phương trình Dirac ............................................................................. 9 1.3. Các bổ chính ..................................................................................... 12CHƢƠNG 2. CÁC GIẢN ĐỒ FEYNMAN .................................................. 20 2.1. S-Ma trận ......................................................................................... 20 2.2. Các giản đồ Feynman ....................................................................... 24 2.3. Hệ số dạng điện từ ............................................................................ 25CHƢƠNG 3. BỔ CHÍNH CHO MOMENT ................................................. 28 3.1. Bổ chính cho moment ....................................................................... 28 3.2. Moment từ dị thường ....................................................................... 37KẾT LUẬN .................................................................................................. 40TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 41PHỤ LỤC A................................................................................................. 42PHỤ LỤC B ................................................................................................. 46 3 MỞ ĐẦU Lý thuyết lượng tử về tương tác điện từ của các hạt tích điện hay còn gọi làđiện động lực học lượng tử QED, đã được xây dựng khá hoàn chỉnh. Sự phát triểncủa QED liên quan đến những đóng góp của Tomonaga, J. Schwinger, R.Feynman. Dựa vào lý thuyết nhiễu loạn hiệp biến do tác giả đã nêu cùng với việc táichuẩn hóa khối lượng và điện tích của electron, QED đã lý giải thích thành côngcác quá trình vật lý qua tương tác điện từ, cả định tính lẫn định lượng. Ví dụ như sựdịch chuyển Lamb của các mức năng lượng trong nguyên tử Hydro hoặc moment từdị thường của electron, kết quả tính toán lý thuyết và số liệu thực nghiệm trùngnhau với độ chính xác cao./1, 4, 6-13, 15,17/ Phương trình Dirac cho electron ở trường điện từ ngoài, tương tác củaelectron với trường điện từ, sẽ chứa thêm số hạng tương tác từ tính mới. Cường độcủa tương tác này được mô tả bằng moment từ electron  , và nó bằng e0 e  0  0 ( m0 và e0 là khối lượng “trần” và điện tích “trần” của 2m0c |   c  1 2m0electron, 0 - gọi là magneton Bohr). Các hiệu ứng phân cực của chân không– khitính các bổ chính bậc cao theo lý thuyết nhiễu loạn hiệp biến cho moment từelectron, sau khi tái chuẩn hóa khối lượng electron  m0  mR  và điện tích electron e0  eR  sẽ dẫn đến sự đóng góp bổ xung, mà nó được gọi là moment từ dị thường.Lưu ý, chỉ số R – ký hiệu giá trị được lấy từ thựcnghiệm. Tuy nhiên, thực nghiệm đo được moment từ của electron bằng  1,003875 0 , giá trị này được gọi là moment từ dị thường của electron. J.Schwinger /13/ là người đầu tiên tính bổ chính cho moment từ dị thường củaelectron vào năm 1948 và ông thu được kết quả phù hợp với thực nghiệm ( bổchính cho moment từ của electron khi tính các giản đồ bậc cao cho QED, sai 4số tính toán với thực nghiệm vào khoảng 1010 % ). Biểu thức giải tích của momenttừ dị thường electron về mặt lý thuyết đã thu được   2 3  ly thuyet  0 1   0,32748 2  1,184175 3  (0.1)  2     1, 001159652236 28 .0 R  1,00115965241 20 .0 (0.2) Ở đây về cơ bản các giá trị moment được tính bằng lý thuyết theo thuyếtnhiễu loạn (0.1) và giá trị được lấy từ số liệu thực nghiệm (0.2) có sự trùng khớpvới nhau. Mục đích bản luận văn Thạc sĩ khoa học này là tính bổ chính một vòng chomoment từ dị thường của electron trong QED. Việc loại bỏ phân kỳ trong quá trìnhtính toán 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, Kếtluận, một số phụ lục và tài liệu tham khảo. Chương 1. Phương trình Pauli và moment từ của electron. Phương trìnhPauli và moment từ dị thường có thể thu nhận bằng hai cách: Trong mục 1.1 xuấtphát từphương trình Schrodinger bằng tư duy hiện tượng luận ta thu được phươngtrình Pauli với số hạng tư ...