Клейна - Гордона Уравнение

- релятивистски инвариантное квантовое уравнение, описывающее бесспиновые скалярные или псевдоскалярные частицы, напр, p-, К-мезоны. Уравнение установлено О. Клейном [1] и несколько позднее В. А. Фоком как волновое уравнение при условии цикличности по пятой координате и вскоре было выведено без привлечения пятой координаты многими авторами (напр., В. Гордоном [2]). Последовательное применение К.-Г. У. Как квантового релятивистского уравнения возможно лишь в квантовой теории поля, а не в квантовой механике. В [3] была дана интерпретация К.-Г. У. Как уравнения для полей частиц спина нуль. К.-Г. У. Применяется для описания p-мезоатомов и соответствующих полей. Играет роль одного из фундаментальных уравнений квантовой теории поля.

К.-Г. У. - линейное однородное дифференциальное уравнение с частными производными 2-го порядка с постоянными коэффициентами. где j(х, t)- (псевдо) скалярная функция, в общем случае комплексная, m=mc/h, m- масса покоя частиц. Если j - действительная функция, то К.-Г. У. Описывает нейтральные (псевдо) скалярные частицы, а при комплексном j - заряженные. В последнем случае уравнение (1) дополняют уравнением для комплексно сопряженной функции j*. Взаимодействие (псевдо) скалярных частиц с электромагнитным полем описывается минимальной подстановкой К.-Г. У. Удовлетворяет также каждая компонента волновой функции частиц любого спина, по только для случая спина 0 функция является инвариантной относительно Лоренца-Пуанкаре группы.

К.-Г. У. Может быть получено с помощью соотношения между энергией Еи импульсом рчастицы в специальной теории относительности путем замены величин операторами (см. [4], [5]). Как все релятивистские уравнения К.-Г. У. Может быть представлено в форме Дирака уравнения, т. Е. Приведено к линейному уравнению первого порядка. где коэффициенты Г a - матрицы, аналогичные Дирака матрицамga. В случае К.-Г. У. Матрицы Г a удовлетворяют перестановочным соотношениям. напр., Г a3=0 (матрицы Кеммера - Дуффина). Здесь hhu - метрический тензор пространства Минковского. Все Г a являются особенными матрицами (det Г a=0) и не имеют обратных матриц. Наряду с тривиальным решением (4) Г a=0, y=0 и в виде пятирядных матриц, описывающим скалярное поле самой функцией j и четырьмя компонентами ее градионта, соотношение (4) имеет еще решение в виде матриц десятого ранга.

Соответствующая десятикомпонентная функция содержит 4 компоненты потенциала А a. И 6 компонент напряженностит. Е. Уравнения (3), (4) могут одновременно давать представление для уравнения Прока, описывающего векторные частицы спина 1. При h=0 и действительной j дают представление уравнений Максвелла. При учете взаимодействия (псевдо) скалярных частиц с гравитационным полем в соответствии с общей теорией относительности К.-Г. У. Обобщается на произвольное риманово пространство в виде. где gab - метрический тензор, g- определитель матрицы ||gab||. Часто в уравнение (5) добавляют член Rj/6, где R- скалярная кривизна, благодаря чему при h=0 общерелятивистское К.-Г. У. становится конформно инвариантным. Лит.:[1] Klein О., "Z.

Phys.", 1926, Bd 37, S. 895-906. [2] G or d on W., там же, 1926/1927, Bd 40, S. 117-33. [3]Pauli W., Weisskopf V., "Helv. Phys. Acta", 1934, Bd 7, S. 709-31. [4] Бoголюбов Н. Н., Ширков Д. В., Введение в теорию квантованных полей, 3 изд., М., 1976. [5] Швебер С, Введение в релятивистскую квантовую теорию поля, пер. С англ., М., 1963. В. Г. Кречет..