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量子电动力学散射过程的非对易效应

作　者: 付永明
导　师: 盛正卯
学　校: 浙江大学
专　业: 理论物理
关键词: 非对易散射截面光子发射
分类号: O413.2
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

基于不可交换时空坐标的非对易物理是近十年来的一个热门课题.这主要是由于上世纪九十年代后期人们发现时空的非对易特性是D-Brane在低能条件下的重要性质,而且处于恒定的NS-NSBμv场的开弦在低能极限下可以描述为非对易闵空(Minkowski space-times)的一种量子场.作为量子引力理论最佳候选者的弦理论的这一重大进展,激发人们对非对易场理论的研究热情,相关研究论文的数量与日俱增.人们如此关注非对易量子场论,一方面可以在新的框架下用新的视点透视量子场论的重正化和规则化,,另一方面,在非对易的量子场理论中,许多在普通的对易的量子场论中原有的特性都会存在对应的类似特性,更会出现一些特有的性质,如红外紫外混合(IR／UVmixing)等.此外非对易还用于量子引力,宇宙学,额外维度等理论.在众多的非对易理论研究中,关于非对易粒子物理唯像学研究占很大一部分,它们主要是研究时空非对易情况下粒子碰撞散射异于对易情况下的特征和性质.由于适用非对易物理的能量级非常高,给实验室探索时空非对易特性所引起的效应带来很大不便,这就需要人们研究在目前实验室可达到的能标下检验非对易效应的理论和方法,从而验证非对易理论成立与否,以及间接间接地检验弦理论的正确性.本文研究工作是在以W eyl-Moyal对应构建的非对易量子电动力学理论下,研究下一代对撞机可能达到的能标下,非对易时空对一些基本散射过程的散射截面的影响.首先,在前人工作的基础上,对几个QED中常见电子散射过程研究中发现,截面修正和碰撞能量之间的存在相似变化关系.在低阶的Moller散射和Bhabha散射以及电子对湮灭过程中,散射截面的非对修正并不是单调地随碰撞电子对总能量增大而增大,而是呈现峰态分布.在给定的非对易能量标度∧NC下,不同的碰撞能量得到的散射截面非对易修正值不同,对应于最大的散射截面的非对易修正值,存在一个最佳的碰撞能量.而且,拟合二者的数据会发现,非对易能量标度和最佳碰撞能量间存在有线性关系.其次,文中还详细地计算出高能粒子碰撞过程必定会出现的高阶(?)(α3)散射过程e+e-→μ+μ-γ的散射截面,以及散射截面随不同实验位置和时间的变化情况。上述的非对易能量标度和最佳碰撞能量间存在有线性关系也适用该高阶散射过程.

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
第一章引言  9-16
  §1.1 时空非对易的起源及其发展  9-11
  §1.2 非对易研究现状  11-13
  §1.3 研究意义及目的  13
  §1.4 研究方案  13-14
  §1.5 主要创新点  14
  §1.6 本文的组成结构  14-16
第二章非对易场论相关内容  16-27
  §2.1 Weyl量子化和Groenewold-Moyal积  16-21
    §2.1.1 Weyll算符  16-18
    §2.1.2 星乘积  18-21
  §2.2 非对易量子电动力学(NCQED)  21-27
    §2.2.1 NCQED的作用量  21-22
    §2.2.2 NCQED的费曼规则  22-24
    §2.2.3 实验室参考系下的矢量θ  24-27
第三章 NCQED中散射过程  27-61
  §3.1 Moller散射(e~-e~-→e~-e~-)  27-34
    §3.1.1 非对易微分散射截面  27-30
    §3.1.2 阈值∧_(NC)和最佳碰撞能量的关系  30-34
  §3.2 Bhabha散射(e~+e~-→e~+e~-)  34-39
    §3.2.1 非对易微分散射截面  34-35
    §3.2.2 阈值∧_(NC)和最佳碰撞能量的关系  35-36
    §3.2.3 散射截面非对易修正值随时间的变化  36-39
  §3.3 电子对湮灭(e~+e~-→γγ)  39-42
    §3.3.1 非对易微分散射截面  39-40
    §3.3.2 阈值∧_(NC)和最佳碰撞能量的关系  40-42
  §3.4 散射过程e~+e~-→μ~+μ~-γ  42-61
    §3.4.1 微分截面的积分  44-46
    §3.4.2 散射矩阵的具体形式  46-52
    §3.4.3 关于γ和φ的积分  52-53
    §3.4.4 对光子k的积分  53-54
    §3.4.5 散射截面及其数值分析  54-55
    §3.4.6 数值分析  55-59
    §3.4.7 微分截面非对易修正随时间的变化  59-61
第四章总结和展望  61-63
附录角度积分的具体示例  63-65
参考文献  65-72
攻读博士学位期间发表的论文  72-73
致谢  73

量子电动力学散射过程的非对易效应

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