與自旋3-2場(chǎng)相互作用的粒子探測(cè)器的響應(yīng).pdf

1、在量子場(chǎng)理論中，粒子的概念在沒有指明觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)是沒有意義的，或者說粒子的定義是觀測(cè)者依賴的。加速的Unruh-DeWitt探測(cè)器在Minkowski時(shí)空中對(duì)真空標(biāo)量場(chǎng)的響應(yīng)很好地說明了粒子概念的這個(gè)特性。加速粒子探測(cè)器對(duì)其他真空?qǐng)龅捻憫?yīng)也體現(xiàn)了特性:Boyer和兩個(gè)物理學(xué)家Iyer及Kumar分別研究了加速粒子探測(cè)器與電磁真空漲落和Dirac場(chǎng)真空漲落耦合的情況，都發(fā)現(xiàn)了加速粒子探測(cè)器的響應(yīng)不為零。
　　Audretsch和

2、Müller利用DDC方法研究了與漲落的真空標(biāo)量場(chǎng)耦合的勻加速原子的自發(fā)激發(fā)，他們的工作給予了Unruh效應(yīng)一個(gè)清晰的物理機(jī)制。隨后DDC表述還被用于研究與電磁場(chǎng)線性耦合和與Dirac場(chǎng)非線性耦合的均加速原子的自發(fā)激發(fā)。通過比較這些研究工作的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)原子的激發(fā)率中都出現(xiàn)了與加速度有關(guān)的項(xiàng)，而這些項(xiàng)在這幾種情況下不盡相同:與電磁場(chǎng)耦合的比與標(biāo)量場(chǎng)耦合的勻加速原子的激發(fā)率中多一個(gè)與加速度二次方成正比的項(xiàng)，而與Dirac場(chǎng)耦合的比與電磁

3、場(chǎng)耦合的勻加速原子的激發(fā)率中多一個(gè)與加速度四次方成正比的項(xiàng)。
　　本文用與無質(zhì)量自旋3/2場(chǎng)非線性耦合的兩能級(jí)原子做為粒子探測(cè)器，并計(jì)算了此探測(cè)器的能量變化率，即探測(cè)器的激發(fā)率。在其中DDC表述被推廣于研究自旋Rarita-Schwinger場(chǎng)與原子的相互作用。本文考慮了原子與自旋3/2場(chǎng)耦合及原子與自旋3/2場(chǎng)的一階導(dǎo)數(shù)耦合的所有可能，發(fā)現(xiàn)其中只有兩種耦合方式不為零，即μR2(ψ)μψμ和μR2(a)α(ψ)μ(a)αψμ.在這

4、兩種耦合方式下，我們都發(fā)現(xiàn)勻加速原子都能夠自發(fā)激發(fā)，即粒子探測(cè)器的響應(yīng)都非零。此外我們不僅在原子的平均能量變化率中發(fā)現(xiàn)了除了單純的真空漲落的貢獻(xiàn)和單純的輻射反作用的貢獻(xiàn)以外還有一個(gè)真空漲落和輻射反作用的交叉項(xiàng)的貢獻(xiàn)，并且單純的輻射反作用的貢獻(xiàn)因和其他兩項(xiàng)相比為小量而可以忽略。當(dāng)粒子探測(cè)器的加速度趨近零的時(shí)候，由于真空漲落和交叉項(xiàng)對(duì)基態(tài)原子平均能量變化的作用互相抵消，使得其基態(tài)原子保持穩(wěn)定。在第一種耦合下，我們發(fā)現(xiàn)原子的平均能量變化率是原