與自旋3-2場相互作用的粒子探測器的響應(yīng).pdf

1、在量子場理論中，粒子的概念在沒有指明觀測者運動狀態(tài)時是沒有意義的，或者說粒子的定義是觀測者依賴的。加速的Unruh-DeWitt探測器在Minkowski時空中對真空標(biāo)量場的響應(yīng)很好地說明了粒子概念的這個特性。加速粒子探測器對其他真空場的響應(yīng)也體現(xiàn)了特性:Boyer和兩個物理學(xué)家Iyer及Kumar分別研究了加速粒子探測器與電磁真空漲落和Dirac場真空漲落耦合的情況，都發(fā)現(xiàn)了加速粒子探測器的響應(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)一個清晰的物理機制。隨后DDC表述還被用于研究與電磁場線性耦合和與Dirac場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，而這些項在這幾種情況下不盡相同:與電磁場耦合的比與標(biāo)量場耦合的勻加速原子的激發(fā)率中多一個與加速度二次方成正比的項，而與Dirac場耦合的比與電磁

3、場耦合的勻加速原子的激發(fā)率中多一個與加速度四次方成正比的項。
　　本文用與無質(zhì)量自旋3/2場非線性耦合的兩能級原子做為粒子探測器，并計算了此探測器的能量變化率，即探測器的激發(fā)率。在其中DDC表述被推廣于研究自旋Rarita-Schwinger場與原子的相互作用。本文考慮了原子與自旋3/2場耦合及原子與自旋3/2場的一階導(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和單純的輻射反作用的貢獻以外還有一個真空漲落和輻射反作用的交叉項的貢獻，并且單純的輻射反作用的貢獻因和其他兩項相比為小量而可以忽略。當(dāng)粒子探測器的加速度趨近零的時候，由于真空漲落和交叉項對基態(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