स्रोत क्षेत्र

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सैद्धांतिक भौतिकी में, स्रोत क्षेत्र एक पृष्ठभूमि क्षेत्र है जो मूल क्षेत्र से जुड़ा हुआ हैː

.

यह शब्द फेनमैन के पथ अभिन्न सूत्रीकरण में क्रिया में प्रकट होता है और सिद्धांत अंतःक्रियाओं के लिए उत्तरदायी है। श्विंगर के सूत्रीकरण में स्रोत कणों को बनाने या नष्ट करने (पता लगाने) के लिए उत्तरदायी है। टकराव की प्रतिक्रिया में स्रोत टकराव में अन्य कणों को सम्मिलित कर सकता है।[1] इसलिए, स्रोत सिद्धांत के सहसंबंध फलन (क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत) पर दोनों ओर से अभिनय करने वाले निर्वात आयाम में दिखाई देता है।

इस प्रकार से श्विंगर का स्रोत सिद्धांत श्विंगर के क्वांटम क्रिया सिद्धांत से उत्पन्न होता है और पथ अभिन्न सूत्रीकरण से संबंधित हो सकता है क्योंकि प्रति से स्रोत के संबंध में भिन्नता क्षेत्र से मेल खाती है अर्थात।[2]

.

इसके अतिरिक्त, एक स्रोत स्पेसटाइम के क्षेत्र में प्रभावी रूप से कार्य करता है।[3] जैसा कि नीचे दिए गए उदाहरणों में देखा जा सकता है, स्रोत क्षेत्र के लिए गति के समीकरणों (सामान्यतः दूसरे क्रम के आंशिक अंतर समीकरण) के दाईं ओर दिखाई देता है. जब क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय क्षमता या मीट्रिक टेंसर है, स्रोत क्षेत्र क्रमशः विद्युत प्रवाह या तनाव-ऊर्जा टेंसर है।[4][5]

सांख्यिकीय और गैर-सापेक्षतावादी अनुप्रयोगों के संदर्भ में, श्विंगर का स्रोत सूत्रीकरण कई गैर-संतुलन प्रणालियों को समझने में महत्वपूर्ण नियम निभाता है।[6][7] स्रोत सिद्धांत सैद्धांतिक रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि इसमें न तो विचलन नियमितीकरण और न ही पुनर्सामान्यीकरण की आवश्यकता है।[1]

पथ अभिन्न सूत्रीकरण और स्रोत सूत्रीकरण के बीच संबंध

फेनमैन के पथ में सामान्यीकरण विभाजन फलन (क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत) के साथ अभिन्न सूत्रीकरण,[8]

प्रोपेगेटर ग्रीन के कार्य (सहसंबंध कार्य (क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत)) उत्पन्न करता हैː

.

यह समझने के लिए कि , का एक बाहरी ड्राइविंग स्रोत है, क्वांटम वैरिएबल पद्धति को प्रयुक्त करता है। संभाव्यता सिद्धांत के दृष्टिकोण से, को फलन के अपेक्षित मूल्य के रूप में देखा जा सकता है। यह एक टॉय मॉडल के रूप में फोर्स्ड हार्मोनिक ऑसिलेटर के हैमिल्टनियन पर विचार करने के लिए प्रेरित करता है।

जहाँ .

वास्तव में, धारा वास्तविक है, अर्थात् .[9] और लैग्रेंजियन है . अब से हम टोपी और तारांकन हटा देते हैं। इस प्रकार से याद रखें कि विहित परिमाणीकरण या वास्तविक अदिश क्षेत्र दर्शाता है . विभाजन फलन और उसके सहसंबंधकों के बीच संबंध के प्रकाश में, निर्वात आयाम की भिन्नता मिलती है

, जहाँ .

चूंकि अभिन्न अंग समय क्षेत्र में है, कोई फूरियर इसे निर्माण/विनाश ऑपरेटरों के साथ मिलकर रूपांतरित कर सकता है, जैसे कि आयाम अंततः बन जाता है[2]

.

यह ध्यान करना सरल है कि यहां विलक्षणता है . फिर, हम -प्रिस्क्रिप्शन इसका फायदा उठा सकते हैं और पोल को इस प्रकार स्थानांतरित कर सकते हैं कि के लिए ग्रीन का कार्य प्राप्त होː

चूंकि अंतिम परिणाम अदिश क्षेत्रों की परस्पर क्रिया के लिए श्विंगर का स्रोत सिद्धांत है और इसे किसी भी स्पेसटाइम क्षेत्र में सामान्यीकृत किया जा सकता है।[3] इस प्रकार से नीचे विचार किए गए उदाहरण मीट्रिक का अनुसरण करते हैं .

अदिश क्षेत्रों के लिए स्रोत सिद्धांत

इस प्रकार कारण क्षोभ सिद्धांत दर्शाता है कि स्रोत कैसे वीक विधि से कार्य करते हैं। स्पिन-0 कण उत्सर्जित करने वाले एक वीक स्रोत के लिए निर्वात अवस्था पर संभाव्यता आयाम के साथ कार्य करके गति और आयाम के साथ एक एकल कण निश्चित स्पेसटाइम क्षेत्र के अन्दर बनाया जाता है, फिर, एक अन्य वीक स्रोत उस एकल कण को दूसरे स्पेसटाइम के अन्दर अवशोषित कर लेता है। क्षेत्र इस प्रकार है कि आयाम हो जाता है इस तरह, पूर्ण निर्वात आयाम द्वारा दिया जाता हैː[1]

जहाँ सूत्रों का प्रचारक (सहसंबंधक) है। अंतिम आयाम का दूसरा पद विभाजन फलन (क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत) या मुक्त सिद्धांतों को परिभाषित करता है। और कुछ अंतःक्रिया सिद्धांत के लिए, अदिश क्षेत्र का धारा से लैग्रेंजियन इस प्रकार दिया जाता हैː[10]

यदि कोई द्रव्यमान पद में जोड़ता है तो फूरियर और दोनों को संवेग स्थान में रूपांतरित करता है, निर्वात आयाम बन जाता हैː

,

जहाँ यह नोटिस करना सरल है कि उपरोक्त आयाम में पद फूरियर को अर्थात, . में रूपांतरित किया जा सकता है।

इस प्रकार, विभाजन फलन (क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत) स्केलर सिद्धांत विभाजन फलन से निम्नानुसार प्राप्त किया जाता है।[4] अंतिम परिणाम हमें विभाजन फलन को इस प्रकार पढ़ने की अनुमति देता है

, जहाँ , और स्रोत द्वारा प्राप्त निर्वात आयाम है . परिणामस्वारूप , प्रचारक को विभाजन फलन को निम्नानुसार अलग करके परिभाषित किया गया है।

यह नीचे माध्य क्षेत्र सन्निकटन पर विचार करने को प्रेरित करता है।

प्रभावी क्रिया, माध्य क्षेत्र सन्निकटन, और शीर्ष फलन

श्विंगर के स्रोत सिद्धांत के आधार पर, स्टीवन वेनबर्ग ने प्रभावी क्षेत्र सिद्धांत की नींव स्थापित की, जिसे भौतिकविदों के बीच व्यापक रूप से सराहा गया है। जूलियन श्विंगर कैरियर के अतिरिक्त, वेनबर्ग ने इस सैद्धांतिक ढांचे को उत्प्रेरित करने का श्रेय श्विंगर को दिया।[11]

ग्रीन के सभी कार्यों को औपचारिक रूप से विभाजन राशि के टेलर विस्तार के माध्यम से स्रोत क्षेत्रों के फलन के रूप में माना जा सकता है। यह विधि सामान्यतः क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के पथ अभिन्न सूत्रीकरण में उपयोग की जाती है। सामान्य विधि जिसके द्वारा ऐसे स्रोत क्षेत्रों का उपयोग क्वांटम, सांख्यिकीय-यांत्रिकी और अन्य प्रणालियों दोनों में प्रचारक प्राप्त करने के लिए किया जाता है, निम्नानुसार उल्लिखित है। विक-घुमाए गए आयाम के संदर्भ में विभाजन फलन को फिर से परिभाषित करने पर , विभाजन फलन बन जाता है . कोई परिचय करा सकता है , जो थर्मल क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में मुक्त ऊर्जा के रूप में व्यवहार करता है,[12] सम्मिश्र संख्या को अवशोषित करने के लिए, और इसलिए . फलन इसे घटी हुई क्वांटम क्रिया भी कहा जाता है।[13] और पौराणिक परिवर्तन की सहायता से, हम नई प्रभावी ऊर्जा कार्यात्मकता या प्रभावी क्षेत्र, का आविष्कार कर सकते हैं,[14]

जैसेː, परिवर्तनों के साथ[15]

प्रभावी क्षेत्र की परिभाषा में एकीकरण को से अधिक योग के साथ प्रतिस्थापित करने की अनुमति है , अर्थात।,

.[16]

h> को माध्य-क्षेत्र सिद्धांत स्पष्ट रूप से इसलिए कहा जाता है क्योंकि , जबकि पृष्ठभूमि क्षेत्र विधि है.[13]एक क्षेत्र मौलिक भाग और उतार-चढ़ाव वाला भाग , अर्थात।, ,में विघटित हो गया है इसलिए निर्वात आयाम को इस रूप में पुनः प्रस्तुत किया जा सकता है

,

और कोई भी फलन परिभाषित किया जाता है

,

जहाँ मुक्त लैग्रेन्जियन की क्रिया है। अंतिम दो अभिन्न अंग किसी भी प्रभावी क्षेत्र सिद्धांत के स्तंभ हैं।[16] यह निर्माण प्रकीर्णन (एलएसजेड कटौती सूत्र), सहज समरूपता टूटने, [17][18] वार्ड पहचान, गैर-रेखीय सिग्मा मॉडल, और कम-ऊर्जा प्रभावी सिद्धांतों का अध्ययन करने में अपरिहार्य है।[12] इसके अतिरिक्त, यह सैद्धांतिक रूप क्वांटम गुरुत्व के लिए विहित क्वांटम गुरुत्व प्रभावी सिद्धांत विकसित करने पर विचारों की श्रृंखला प्रारंभ करता है, जिसे मुख्य रूप से ब्राइस डेविट द्वारा प्रचारित किया गया था जो श्विंगर के पीएचडी छात्र थे।[19]

क्रियाओं के ग्रीन फलन पर वापस जाएँ। तब से ,का लीजेंड्रे रूपांतरण है , और एन-पॉइंट उर्सेल फलन सहसंबंधक को परिभाषित करता है तो , से प्राप्त संबंधित सहसंबंधक से प्राप्त किया गया , जिसे शीर्ष फलन के रूप में जाना जाता है, द्वारा दिया जाता है. परिणामस्वारूप , एक कण इरेड्यूसिबल ग्राफ़

(सामान्यतः 11पीआई के रूप में संक्षिप्त) में, जुड़े हुए 2-बिंदु -सहसंबंधक को 2-बिंदु -सहसंबंधक, के व्युत्क्रम के रूप में परिभाषित किया गया है अर्थात, सामान्य रूप से कम किया गया सहसंबंध है ,

और प्रभावी सहसंबंध हैː

.

सदिश क्षेत्रों के लिए स्रोत सिद्धांत

एक वीक स्रोत के लिए जो सामान्य धारा के साथ प्रोका क्रिया मिसिव स्पिन-1 कण उत्पन्न करता है विभिन्न कारण अंतरिक्ष-समय बिंदुओं पर कार्य करना , निर्वात आयाम है

संवेग स्थान में, स्पिन-1 कण विश्राम द्रव्यमान के साथ निश्चित गति है इसके बाकी फ्रेम में, अर्थात . फिर, आयाम देता है[1]

जहाँ और , का स्थानांतरण है . अंतिम परिणाम कॉन्फ़िगरेशन स्थान में निर्वात आयाम में प्रयुक्त प्रोपेगेटर से मेल खाता है, अर्थात,

.

जब , चुना हुआ फेनमैन-'टी हूफ्ट प्रोपेगेटर गेज-फिक्सिंग स्पिन- 1 को द्रव्यमानहीन बनाता है। और जब , चयनित लैंडौ गेज फिक्सिंग| स्पिन-1 को बड़े माप पर बनाती है।[20] क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में अध्ययन के अनुसार द्रव्यमान रहित स्तिथि स्पष्ट है। यह विशाल स्तिथि अधिक रुचि है क्योंकि वर्तमान को संरक्षित करने की मांग नहीं की गई है। चूंकि, करंट को उसी तरह से सुधारा जा सकता है जैसे बेलिनफेंटे-रोसेनफेल्ड तनाव-ऊर्जा टेंसर बेलिनफेंटे-रोसेनफेल्ड टेंसर में सुधार किया जाता है जिससे यह संरक्षित रहे। और विशाल सदिश के लिए गति का समीकरण प्राप्त करने के लिए, कोई परिभाषित कर सकता है[1]

विशाल स्पिन-1 क्षेत्र की परिभाषा प्राप्त करने के लिए कोई दूसरे पद पर भाग द्वारा एकीकरण प्रयुक्त कर सकता है और फिर को एकल कर सकता है

इसके अतिरिक्त, उपरोक्त समीकरण यह कहता है कि . इस प्रकार, गति का समीकरण निम्नलिखित में से किसी भी रूप में लिखा जा सकता है

उच्च माप पर पूर्णतः सममित स्पिन-2 क्षेत्र के लिए स्रोत सिद्धांत

एक समतल मिन्कोव्स्की अंतरिक्ष में वीक स्रोत के लिए, सामान्य पुनर्परिभाषित ऊर्जा-संवेग टेंसर के साथ विशाल गुरुत्वाकर्षण मिसाइल स्पिन -2 कण को ​​अवशोषित करना, जो वर्तमान के रूप में कार्य करता है, ,


जहाँ निर्वात ध्रुवीकरण या निर्वात ध्रुवीकरण टेंसर है, कॉम्पैक्ट रूप में निर्वात आयाम है[1]

या