Кіріспе
Лагранждықта пайда болатын өрістің түрі Теориялық физикада көз өрісі – бастапқы өріске қосылған фондық өріс. Бұл термин Ричард Файнманның жол интегралындағы әрекетте пайда болады және теориялық өзара әрекеттесулерге жауапты. Джулиан Швингердің формуласында көз бөлшектерді құруға немесе жоюға (анықтауға) жауапты. Соқтығысу реакциясында көз – соқтығысқан басқа бөлшектер болуы мүмкін. Сондықтан, көз теорияның Грин функциясының корреляторында екі жағынан әрекет ететін вакуумдық амплитудада пайда болады. Швингердің көз теориясы Швингердің кванттық әрекет принципінен туындайды және жол интегралымен байланысты болуы мүмкін, себебі көзге қатысты өзгеру өріске сәйкес келеді, яғни. Көз кеңістік-уақыт аймағында тиімді әрекет етеді. Төмендегі мысалдардан көрініп тұрғандай, көз өрісі қозғалыс теңдеулерінің оң жағында (әдетте екінші реттік бөлшектік дифференциалдық теңдеулер) пайда болады. Статистикалық және релятивистік емес қолданулар тұрғысынан, Швингердің көздік формуласы көптеген тепе-теңдіксіз жүйелерді түсінуде маңызды рөл атқарады. Көз теориясы теориялық тұрғыдан маңызды, себебі оған дивергенцияларды реттеу немесе қайта нормалау қажет емес. Ол Грин функцияларын (корреляторларды) жасайды. Кванттық вариациялық әдістемені қолдану арқылы, көздің бастапқы өрістің сыртқы күшін тудыратыны белгілі болады. Ықтималдық теориясы тұрғысынан, оны функцияның күтілетін мәні ретінде қарастыруға болады. Бұл мәжбүрлі гармоникалық осциллятордың Гамильтонианын ойыншық модель ретінде қарастыруға итермелейді. Шындығында, ток нақты, яғни, ал Лагранж. Канондық кванттау күйлерін есімізде сақтайық. Бөлім функциясы мен оның корреляторлары арасындағы қатынас бойынша вакуумдық амплитуданың өзгеруі келесідей: , мұнда интеграл уақыт доменінде болғандықтан, оны Фурье түрлендіруімен және құру/жою операторларымен бірге қолдануға болады, нәтижесінде амплитуда ақырында болады. Егер массалық терминге қосылса және екеуі де импульс кеңістігіне Фурье түрлендірілсе, вакуумдық амплитуда болады, мұнда жоғарыдағы амплитудадағы термин Фурье түрлендіріледі, яғни, генерациялық функционал бөлінуден келесідей алынады. Барлық Грин функцияларын бөлім функциясының көздік өрістерге қатысты Тейлор қатарын кеңейту арқылы формальды түрде табуға болады. Бұл әдіс кванттық өріс теориясының жол интегралдық формуласында жиі қолданылады. Кванттық, статистикалық механика және басқа жүйелерде таратушыларды алу үшін осындай көздік өрістерді пайдаланудың жалпы әдісі төменде сипатталған. Бөлім функциясын Уик айналған амплитудасы тұрғысынан қайта анықтағанда, бөлім функциясы болады. Термиялық өріс теорияларында Гельмгольц еркін энергиясы ретінде әрекет ететін енгізуге болады, кешенді санды сіңіру үшін, және сондықтан функцияны қысқартылған кванттық әрекет деп те атайды. Лежандр түрлендіруінің көмегімен «жаңа» тиімді энергиялық функционалды немесе тиімді әрекетті ойлап табуға болады, өйткені, түрлендірулермен тиімді әрекеттің анықтамасындағы интеграцияны алмастыруға болады, яғни, соңғы теңдеу Гельмгольц еркін энергиясы мен энтропия арасындағы термодинамикалық қатынасқа ұқсайды. Термиялық және статистикалық өріс теориялары негізінен функционалдық интеграциялар мен функционалдық туындылардан туындайтындығы қазір анық. Лежандр түрлендіруіне қайта оралайық. Орта өріс деп аталады, себебі, ал – классикалық фондық өріс. Уорд тождестіктері, сызықтық емес сигма модельдері және төмен энергиядағы тиімді теориялар. Грин функцияларына қайта оралу. Лежандр түрлендіруі және N нүктелік байланысқан корреляторды анықтайды, содан кейін, нүктелік функция деп аталатын сәйкес коррелятор беріледі. Сәйкесінше, бір бөлшекті азайтылмас графиктерде (әдетте 1PI деп қысқартылады), байланысқан 2 нүктелік коррелятор 2 нүктелік коррелятордың керісі ретінде анықталады, яғни, әдеттегі қысқартылған корреляция, ал тиімді корреляция. N байланысқан нүктелер арасындағы ең жалпы қатынастар және.
In theoretical physics, a source field is a background field coupled to the original field as This term appears in the action in Richard Feynman's path integral formulation and responsible for the theory interactions. In Julian Schwinger's formulation the source is responsible for creating or destroying (detecting) particles. In a collision reaction a source could be other particles in the collision. Therefore, the source appears in the vacuum amplitude acting from both sides on the Green's function correlator of the theory. Schwinger's source theory stems from Schwinger's quantum action principle and can be related to the path integral formulation as the variation with respect to the source per se corresponds to the field , i. e.
Also, a source acts effectively in a region of the spacetime. As one sees in the examples below, the source field appears on the right hand side of the equations of motion (usually second order partial differential equations) for When the field is the electromagnetic potential or the metric tensor, the source field is the electric current or the stress–energy tensor, respectively. In terms of the statistical and non relativistic applications, Schwinger's source formulation plays crucial rules in understanding many non equilibrium systems. Source theory is theoretically significant as it needs neither divergence regularizations nor renormalization. generates Green's functions (correlators)
One implements the quantum variational methodology to realize that is an external driving source of From the perspectives of probability theory, can be seen as the expectation value of the function This motivates considering the Hamiltonian of forced harmonic oscillator as a toy model
where
In fact, the current is real, that is And the Lagrangian is From now on we drop the hat and the asterisk. Remember that canonical quantization states In light of the relation between partition function and its correlators, the variation of the vacuum amplitude gives
, where
As the integral is in the time domain, one can Fourier transform it, together with the creation/annihilation operators, such that the amplitude eventually becomes
If one adds to the mass term then Fourier transforms both and to the momentum space, the vacuum amplitude becomes
,
where It is easy to notice that the term in the amplitude above can be Fourier transformed into , i. e.,
Thus, the generating functional is obtained from the partition function as follows. All Green's functions may be formally found via Taylor expansion of the partition sum considered as a function of the source fields. This method is commonly used in the path integral formulation of quantum field theory. The general method by which such source fields are utilized to obtain propagators in both quantum, statistical mechanics and other systems is outlined as follows. Upon redefining the partition function in terms of Wick rotated amplitude , the partition function becomes One can introduce , which behaves as Helmholtz free energy in thermal field theories, to absorb the complex number, and hence The function is also called reduced quantum action. And with help of Legendre transform, we can invent a "new" effective energy functional, or effective action, as
, with the transforms
The integration in the definition of the effective action is allowed to be replaced with sum over , i. e., The last equation resembles the thermodynamical relation between Helmholtz free energy and entropy. It is now clear that thermal and statistical field theories stem fundamentally from functional integrations and functional derivatives. Back to the Legendre transforms,
The is called mean field obviously because , while is a background classical field. Ward identities, nonlinear sigma models, and low energy effective theories. Back to Green functions of the actions. Since is the Legendre transform of , and defines N points connected correlator , then the corresponding correlator obtained from , known as vertex function, is given by Consequently in the one particle irreducible graphs (usually acronymized as 1PI), the connected 2 point correlator is defined as the inverse of the 2 point correlator, i. e., the usual reduced correlation is , and the effective correlation is For , the most general relations between the N points connected and are
and
Үлкен толық симметриялық кездейсоқ бүтін сандар спиндік өрістері
Көзді жоғары спиндік көзге жалпылауға болады, осылайша болады. Содан кейін, жалпыланған поляризациялық вектор болып табылады. Ал проекция операторын былай анықтауға болады: . Проекция операторының симметриялық қасиеттері импульс кеңістігіндегі вакуумдық амплитудамен жұмысты жеңілдетеді. Сондықтан, оны конфигурациялық кеңістіктегі коррелятор ретінде емес, мына түрде жазамыз: .
And the projection operator can be defined as
The symmetric properties of the projection operator make it easier to deal with the vacuum amplitude in the momentum space. Therefore rather that we express it in terms of the correlator in configuration space, we write
.
Аралас симметриялық кездейсоқ спиндік өрістер
Сонымен қатар, бастапқы теорияны антисимметриялық және аралас симметриялық қасиеттері бар гипотетикалық өлшемді өрістерді, кез келген өлшемде және кез келген спинде сипаттау үшін теориялық тұрғыдан дұрыс жалпылауға болады. Бірақ теориядағы физикалық емес еркіндік дәрежелеріне көңіл бөлу қажет. Мысалы, N өлшемде және Куртрайт өрісінің массасыз аралас симметриялық түрі мен бастапқы көз үшін вакуумдық амплитуда, N=4 теориясында көздің физикалық емес өріс теориясы екенін ақырында көрсетеді. Дегенмен, массивті нұсқасы N≥5-те сақталады.
Кездейсоқ жарты бүтін сандар спин өрістері
Жоғарыда анықталған спиндік фермион таратылымы және ток үшін вакуумдық амплитудасы және өрістердің өзіне қатысты Fang-Fronsdal шарттары болады. Массивті өрістердің Лагранж формулалары мен оларға қойылатын шарттарды Ламбодар Сингх және Карл Хаген зерттеді. Швингердің тағы бір шәкірті Чарльз Земах жасаған проекция операторларының релятивистік емес түрі адрондық спектроскопияда кеңінен қолданылады. Земахтың әдісі ковариантты проекция операторларын алу үшін релятивистік тұрғыдан жетілдірілуі мүмкін.