電荷共軛算符

概念

電荷共軛算符是與時-空連續無關的內稟對稱性。狄拉克理論的粒子-空穴對稱性和斯圖克爾伯格(Stueckelberg)-費曼描述的粒子-反粒子對稱性是提出電荷共軛算符的依據。當所有粒子被它們的反粒子所取代時,電荷共軛不變性要求物理定律保持不變,電荷共軛首先正式用於電子和正電子,而後來又推廣套用於所有的粒子。

基本原理

電荷共軛算符 電荷共軛算符
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電子場對應於荷電 和 稱為電子和正電子的兩種粒子。習慣上把電子和正電子分別看成粒子和反粒子,我們下面證明,粒子和反粒子除了有相反的電荷外,它們還扮演了對稱的角色。

在存在相互作用的情況下,得出的電子場方程組是:

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如果我們在上式中用 代替 ,用 代替 得:

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用這一場方程組來代替 和 式,所得到的理論除了電子和正電子地位將交換外,和原來的理論是一樣的。場算符 稱為 的電荷共軛。

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以上二組場方程可以互相變化。因為 式的轉置是:

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所以,在乘以有逆矩陣 的常數矩陣 之後得:

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如果 且 ,則它將和 一致。根據矩陣表示有:

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因此,將 取為 而 ,則 式可被滿足。這裡附加在常數 上的條件保證了 是么正的。

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