इंटरेक्शन तस्वीर: Difference between revisions

From Vigyanwiki
(Created page with "{{Short description|View of quantum mechanics}} {{Quantum mechanics|cTopic=Formulations}} क्वांटम यांत्रिकी में, अंतःक्...")
 
No edit summary
 
(9 intermediate revisions by 4 users not shown)
Line 2: Line 2:
{{Quantum mechanics|cTopic=Formulations}}
{{Quantum mechanics|cTopic=Formulations}}


[[क्वांटम यांत्रिकी]] में, अंतःक्रिया चित्र ([[पॉल डिराक]] के बाद इंटरेक्शन प्रतिनिधित्व या डायराक चित्र के रूप में भी जाना जाता है) श्रोडिंगर चित्र और [[हाइजेनबर्ग चित्र]] के बीच एक मध्यवर्ती [[गतिशील चित्र]] है। जबकि अन्य दो चित्रों में या तो क्वांटम राज्य या [[ऑपरेटर (भौतिकी)]] समय पर निर्भरता रखते हैं, अंतःक्रियात्मक चित्र में दोनों अवलोकनों की समय निर्भरता का हिस्सा होते हैं।<ref>[[Albert Messiah]] (1966). ''Quantum Mechanics'', North Holland, John Wiley & Sons. {{ISBN|0486409244}}; J. J. Sakurai (1994). ''[[Modern Quantum Mechanics]]'' (Addison-Wesley) {{ISBN|9780201539295}}.</ref> इंटरेक्शन के कारण वेव फ़ंक्शंस और वेधशालाओं में परिवर्तन से निपटने के लिए इंटरैक्शन पिक्चर उपयोगी है। अधिकांश क्षेत्र-सैद्धांतिक गणनाएँ<ref>J. W. Negele, H. Orland (1988), Quantum Many-particle Systems, {{ISBN|0738200522}}.</ref> अंतःक्रिया प्रतिनिधित्व का उपयोग करते हैं क्योंकि वे कई-निकाय श्रोडिंगर समीकरण के समाधान को मुक्त-कण समस्या के समाधान के साथ-साथ कुछ अज्ञात अंतःक्रियात्मक भागों के रूप में निर्मित करते हैं।
[[क्वांटम यांत्रिकी]] में, इंटरेक्शन आरेख (जिसे [[पॉल डिराक]] के बाद इंटरेक्शन रिप्रजेंटेशन या डायराक पिक्चर के नाम से भी जाना जाता है) श्रोडिंगर पिक्चर और [[हाइजेनबर्ग चित्र|हाइजेनबर्ग]] पिक्चर के बीच एक मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व है। जबकि अन्य दो चित्रों में, या तो राज्य सदिश या संचालक समय पर निर्भरता रखते हैं, अंतःक्रिया चित्र में दोनों अवलोकनीय समय की निर्भरता का हिस्सा होते हैं।<ref>[[Albert Messiah]] (1966). ''Quantum Mechanics'', North Holland, John Wiley & Sons. {{ISBN|0486409244}}; J. J. Sakurai (1994). ''[[Modern Quantum Mechanics]]'' (Addison-Wesley) {{ISBN|9780201539295}}.</ref> परस्पर क्रिया के कारण तरंग कार्यों और अवलोकनों में भिन्नता से निपटने के लिए अंतःक्रिया चित्र उपयोगी है। अधिकांश क्षेत्र-सैद्धांतिक गणनाएं<ref>J. W. Negele, H. Orland (1988), Quantum Many-particle Systems, {{ISBN|0738200522}}.</ref> अंतःक्रिया प्रतिनिधित्व का उपयोग करती हैं क्योंकि वे कई-निकाय श्रोडिंगर समीकरण के समाधान को मुक्त-कण समस्या के समाधान के साथ-साथ कुछ अज्ञात अंतःक्रिया भागों के रूप में निर्मित करते हैं।


समीकरण जिनमें अलग-अलग समय पर अभिनय करने वाले ऑपरेटर शामिल होते हैं, जो अंतःक्रियात्मक तस्वीर में पकड़ रखते हैं, श्रोडिंगर या हाइजेनबर्ग तस्वीर में जरूरी नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि समय-निर्भर एकात्मक परिवर्तन एक तस्वीर में ऑपरेटरों को दूसरों के अनुरूप ऑपरेटरों से संबंधित करता है।
समीकरण जिनमें अलग-अलग समय पर अभिनय करने वाले ऑपरेटर सम्मिलित होते हैं, जो अंतःक्रिया चित्र में पकड़ रखते हैं, जरूरी नहीं कि श्रोडिंगर या हाइजेनबर्ग चित्र में हों। ऐसा इसलिए है क्योंकि समय-निर्भर एकात्मक परिवर्तन एक चित्र में ऑपरेटर को अन्य में समान ऑपरेटर से संबंधित करता है।


अंतःक्रिया चित्र हैमिल्टनियन और राज्य वैक्टर पर लागू [[एकात्मक परिवर्तन (क्वांटम यांत्रिकी)]] का एक विशेष मामला है।
इंटरेक्शन आरेख हैमिल्टनियन और [[एकात्मक परिवर्तन (क्वांटम यांत्रिकी)|एकात्मक परिवर्तन]] का एक विशेष मामला है जो राज्य वैक्टर पर लागू होता है।


== परिभाषा ==
== परिभाषा ==


इंटरैक्शन पिक्चर में ऑपरेटर्स और स्टेट वैक्टर उन्हीं ऑपरेटरों और श्रोडिंगर पिक्चर में स्टेट वैक्टर के आधार ([[एकात्मक परिवर्तन]]) के परिवर्तन से संबंधित हैं।
इंटरैक्शन आरेख में ऑपरेटर्स और स्टेट वैक्टर समान ऑपरेटरों के आधार ([[एकात्मक परिवर्तन]]) के ट्रांसफॉर्मेशन और श्रोडिंगर पिक्चर में स्टेट वैक्टर से संबंधित हैं।


इंटरेक्शन पिक्चर में स्विच करने के लिए, हम श्रोडिंगर पिक्चर हेमिल्टनियन (क्वांटम मैकेनिक्स) को दो भागों में विभाजित करते हैं:
अंतःक्रिया चित्र पर स्विच करने के लिए, हम श्रोडिंगर चित्र हेमिल्टनियन (क्वांटम यांत्रिकी) को दो भागों में विभाजित करते हैं:{{Equation box 1
{{Equation box 1
|indent =:
|indent =:
|equation = <math>H_\text{S} = H_{0,\text{S}} + H_{1,\text{S}}.</math>
|equation = <math>H_\text{S} = H_{0,\text{S}} + H_{1,\text{S}}.</math>
Line 20: Line 19:
|border colour = #0073CF
|border colour = #0073CF
|bgcolor=#F9FFF7}}
|bgcolor=#F9FFF7}}
भागों के किसी भी संभावित विकल्प से एक मान्य अंतःक्रिया चित्र प्राप्त होगा; लेकिन एक समस्या के विश्लेषण को सरल बनाने में उपयोगी होने के लिए बातचीत की तस्वीर के लिए, भागों को आम तौर पर चुना जाएगा ताकि एच<sub>0,S</sub> अच्छी तरह से समझा और बिल्कुल हल करने योग्य है, जबकि एच<sub>1,S</sub> इस प्रणाली में कुछ कठिन-से-विश्लेषण गड़बड़ी शामिल है।
भागों के किसी भी संभावित विकल्प से एक मान्य अंतःक्रिया चित्र प्राप्त होगा; लेकिन एक समस्या के विश्लेषण को सरल बनाने में उपयोगी होने के लिए बातचीत की तस्वीर के लिए, भागों को सामान्यतः चुना जाएगा ताकि ''H''<sub>0,S</sub> अच्छी तरह से समझा जा सके और बिल्कुल हल करने योग्य हो, जबकि ''H''<sub>1,S</sub> में इस प्रणाली के लिए कुछ कठिन-से-विश्लेषण क्षोभ सम्मिलित हैं।


यदि हैमिल्टनियन के पास स्पष्ट समय-निर्भरता है (उदाहरण के लिए, यदि क्वांटम सिस्टम लागू बाहरी विद्युत क्षेत्र के साथ इंटरैक्ट करता है जो समय में भिन्न होता है), तो आमतौर पर एच के साथ स्पष्ट रूप से समय-निर्भर शर्तों को शामिल करना फायदेमंद होगा।<sub>1,S</sub>, एच छोड़कर<sub>0,S</sub> समय स्वतंत्र। हम यह मानकर आगे बढ़ते हैं कि यह मामला है। यदि कोई ऐसा संदर्भ है जिसमें एच होना समझ में आता है<sub>0,S</sub> समय पर निर्भर हो, तो कोई प्रतिस्थापित करके आगे बढ़ सकता है <math>\mathrm{e}^{\pm \mathrm{i} H_{0,\text{S}} t/\hbar}</math> संबंधित श्रोडिंगर चित्र द्वारा नीचे दी गई परिभाषाओं में समय-विकास संचालिका।
यदि हैमिल्टनियन के पास स्पष्ट समय निर्भरता है (उदाहरण के लिए, यदि क्वांटम सिस्टम एक लागू बाहरी विद्युत क्षेत्र के साथ इंटरैक्ट करता है जो समय में बदलता रहता है) ''H''<sub>1,S</sub> के साथ स्पष्ट रूप से समय-निर्भर शर्तों को सम्मिलित करना सामान्यतः फायदेमंद होगा ''H''<sub>0,S</sub> समय-स्वतंत्र को छोड़कर। हम यह मानकर आगे बढ़ते हैं कि ऐसा ही है। यदि कोई ऐसा संदर्भ है जिसमें ''H''<sub>0,S</sub> को समय-निर्भर होना समझ में आता है, तो नीचे दी गई परिभाषाओं में संबंधित समय-विकास संकारक द्वारा <math>\mathrm{e}^{\pm \mathrm{i} H_{0,\text{S}} t/\hbar}</math> को प्रतिस्थापित करके आगे बढ़ सकते हैं।


=== राज्य वैक्टर ===
=== स्टेट वेक्टर ===


होने देना <math>|\psi_\text{S}(t)\rangle = \mathrm{e}^{-\mathrm{i}H_\text{S}t/\hbar}|\psi(0)\rangle</math> श्रोडिंगर तस्वीर में समय-निर्भर राज्य वेक्टर बनें। इंटरेक्शन चित्र में एक राज्य वेक्टर, <math>|\psi_\text{I}(t)\rangle</math>, एक अतिरिक्त समय-निर्भर एकात्मक परिवर्तन के साथ परिभाषित किया गया है।<ref>[http://www.nyu.edu/classes/tuckerman/stat.mechII/lectures/lecture_21/node2.html The Interaction Picture], lecture notes from New York University.</ref>
मान लेते हैं <math>|\psi_\text{S}(t)\rangle = \mathrm{e}^{-\mathrm{i}H_\text{S}t/\hbar}|\psi(0)\rangle</math>श्रोडिंगर तस्वीर में समय-निर्भर राज्य वेक्टर हो। इंटरेक्शन पिक्चर में एक स्टेट वेक्टर, <math>|\psi_\text{I}(t)\rangle</math> एक अतिरिक्त समय-निर्भर एकात्मक परिवर्तन के साथ परिभाषित किया गया है।<ref>[http://www.nyu.edu/classes/tuckerman/stat.mechII/lectures/lecture_21/node2.html The Interaction Picture], lecture notes from New York University.</ref>
{{Equation box 1
{{Equation box 1
|indent =:
|indent =:
Line 45: Line 44:
|border colour = #0073CF
|border colour = #0073CF
|bgcolor=#F9FFF7}}
|bgcolor=#F9FFF7}}
ध्यान दें कि <sub>S</sub>(टी) आम तौर पर निर्भर नहीं होगा {{mvar|t}} और केवल A के रूप में फिर से लिखा जा सकता है<sub>S</sub>. पर ही निर्भर करता है {{mvar|t}} यदि ऑपरेटर के पास स्पष्ट समय निर्भरता है, उदाहरण के लिए, लागू बाहरी समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र पर इसकी निर्भरता के कारण। स्पष्ट समय निर्भरता का एक और उदाहरण तब हो सकता है जब <sub>S</sub>(टी) एक घनत्व मैट्रिक्स है (नीचे देखें)।
ध्यान दें कि ''A''<sub>S</sub>(''t'') सामान्यतः t पर निर्भर नहीं होगा और इसे केवल ''A''<sub>S</sub> के रूप में फिर से लिखा जा सकता है। यह केवल t पर निर्भर करता है यदि ऑपरेटर के पास "स्पष्ट समय पर निर्भरता" है, उदाहरण के लिए, लागू बाह्य समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र पर निर्भरता के कारण। स्पष्ट समय निर्भरता का एक अन्य उदाहरण तब हो सकता है जब ''A''<sub>S</sub>(''t'') एक घनत्व मैट्रिक्स हो (नीचे देखें)।


==== हैमिल्टन ऑपरेटर ====
==== हैमिल्टन ऑपरेटर ====


ऑपरेटर के लिए <math>H_0</math> स्वयं, अंतःक्रिया चित्र और श्रोडिंगर चित्र मेल खाते हैं:
ऑपरेटर <math>H_0</math> के लिए ही, अंतःक्रिया चित्र और श्रोडिंगर चित्र मेल खाते हैं:
:<math>H_{0,\text{I}}(t) = \mathrm{e}^{\mathrm{i} H_{0,\text{S}} t / \hbar} H_{0,\text{S}} \mathrm{e}^{-\mathrm{i} H_{0,\text{S}} t / \hbar} = H_{0,\text{S}}.</math>
:<math>H_{0,\text{I}}(t) = \mathrm{e}^{\mathrm{i} H_{0,\text{S}} t / \hbar} H_{0,\text{S}} \mathrm{e}^{-\mathrm{i} H_{0,\text{S}} t / \hbar} = H_{0,\text{S}}.</math>
यह आसानी से इस तथ्य के माध्यम से देखा जाता है कि ऑपरेटर [[ क्रमविनिमेयता ]] स्वयं के अलग-अलग कार्यों के साथ। इस विशेष ऑपरेटर को तब बुलाया जा सकता है <math>H_0</math> अस्पष्टता के बिना।
यह आसानी से इस तथ्य के माध्यम से देखा जाता है कि ऑपरेटर स्वयं के विभिन्न कार्यों के साथ आवागमन करते हैं। इस विशेष ऑपरेटर को तब अस्पष्टता के बिना <math>H_0</math> कहा जा सकता है।


गड़बड़ी हैमिल्टनियन के लिए <math>H_{1,\text{I}}</math>, हालाँकि,
व्यतिक्रम हैमिल्टनियन के लिए <math>H_{1,\text{I}}</math>, हालाँकि,
:<math>H_{1,\text{I}}(t) = \mathrm{e}^{\mathrm{i} H_{0,\text{S}} t / \hbar} H_{1,\text{S}} \mathrm{e}^{-\mathrm{i} H_{0,\text{S}} t / \hbar},</math>
:<math>H_{1,\text{I}}(t) = \mathrm{e}^{\mathrm{i} H_{0,\text{S}} t / \hbar} H_{1,\text{S}} \mathrm{e}^{-\mathrm{i} H_{0,\text{S}} t / \hbar},</math>
जहां इंटरेक्शन-पिक्चर गड़बड़ी हैमिल्टन एक समय-निर्भर हैमिल्टनियन बन जाता है, जब तक कि [एच<sub>1,S</sub>, एच<sub>0,S</sub>] = 0।
जहां इंटरेक्शन-पिक्चर व्यतिक्रम हैमिल्टन एक समय-निर्भर हैमिल्टन बन जाता है जब तक कि [''H''<sub>1,S</sub>, ''H''<sub>0,S</sub>] = 0


समय-निर्भर हैमिल्टन एच के लिए अंतःक्रियात्मक चित्र प्राप्त करना संभव है<sub>0,S</sub>(टी) भी, लेकिन एच द्वारा उत्पन्न विकास के लिए एकात्मक प्रचारक द्वारा घातांक को प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता है<sub>0,S</sub>(टी), या अधिक स्पष्ट रूप से समय-आदेशित घातीय अभिन्न के साथ।
समय-निर्भर हैमिल्टनियन ''H''<sub>0,S</sub>(''t'') के साथ-साथ इंटरेक्शन चित्र प्राप्त करना संभव है, लेकिन घातीयों को ''H''<sub>0,S</sub>(''t'') द्वारा उत्पन्न विकास के लिए एकात्मक प्रचारक द्वारा प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता है, या अधिक स्पष्ट रूप से एक समय-आदेशित घातीय समाकलन के साथ।


==== [[घनत्व मैट्रिक्स]] ====
==== [[घनत्व मैट्रिक्स|घनत्व आव्यूह]] ====


घनत्व मैट्रिक्स को किसी अन्य ऑपरेटर की तरह ही इंटरेक्शन पिक्चर में बदलने के लिए दिखाया जा सकता है। विशेष रूप से, चलो {{math|''ρ''<sub>I</sub>}} और {{math|''ρ''<sub>S</sub>}} क्रमशः इंटरैक्शन पिक्चर और श्रोडिंगर पिक्चर में डेंसिटी मैट्रिसेस हो। अगर संभावना है {{math|''p<sub>n</sub>''}} भौतिक अवस्था में होना | ψ<sub>''n''</sub>⟩, तब
घनत्व आव्यूह को किसी अन्य ऑपरेटर की तरह ही इंटरेक्शन चित्र में बदलने के लिए दिखाया जा सकता है। विशेष रूप से, {{math|''ρ''<sub>I</sub>}} और {{math|''ρ''<sub>S</sub>}} को क्रमशः अंतःक्रिया चित्र और श्रोडिंगर चित्र में घनत्व आव्यूह होने दें। यदि {{math|''p<sub>n</sub>''}} के भौतिक अवस्था |ψn⟩ में होने की संभावना है, तो
:<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
\rho_\text{I}(t)
\rho_\text{I}(t)
Line 72: Line 71:
=== समय-विकास ===
=== समय-विकास ===


==== राज्यों का समय-विकास<!--'Schwinger–Tomonaga equation' redirects here-->====
==== अवस्थाओं का समय-विकास====


श्रोडिंगर समीकरण को अंतःक्रियात्मक चित्र में बदलना देता है
श्रोडिंगर समीकरण को अंतःक्रियात्मक चित्र में बदलना देता है
Line 81: Line 80:
==== ऑपरेटरों का समय-विकास ====
==== ऑपरेटरों का समय-विकास ====


यदि संचालिका <sub>S</sub> समय-स्वतंत्र है (यानी, स्पष्ट समय पर निर्भरता नहीं है; ऊपर देखें), तो ए के लिए इसी समय का विकास<sub>I</sub>(टी) द्वारा दिया गया है
यदि संचालिका ''A''<sub>S</sub> समय-स्वतंत्र है (यानी, स्पष्ट समय पर निर्भरता नहीं है; ऊपर देखें), तो ''A''<sub>I</sub>(''t'') के लिए इसी समय का विकास द्वारा दिया गया है
:<math> \mathrm{i}\hbar\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}A_\text{I}(t) = [A_\text{I}(t),H_{0,\text{S}}].</math>
:<math> \mathrm{i}\hbar\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}A_\text{I}(t) = [A_\text{I}(t),H_{0,\text{S}}].</math>
इंटरेक्शन तस्वीर में ऑपरेटर समय के साथ विकसित होते हैं जैसे हेइजेनबर्ग तस्वीर में हैमिल्टनियन के साथ ऑपरेटर {{math|''H{{'}}'' {{=}} ''H''<sub>0</sub>}}.
इंटरेक्शन चित्र में, ऑपरेटर्स समय के साथ विकसित होते हैं जैसे हेइजेनबर्ग चित्र में हैमिल्टनियन {{math|''H{{'}}'' {{=}} ''H''<sub>0</sub>}} के साथ ऑपरेटर्स।


==== घनत्व मैट्रिक्स का समय-विकास ====
==== घनत्व आव्यूह का समय-विकास ====


इंटरेक्शन पिक्चर में डेंसिटी मैट्रिक्स का विकास है
इंटरैक्शन पिक्चर में डेंसिटी मैट्रिक्स का विकास है


:<math> \mathrm{i}\hbar \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} \rho_\text{I}(t) = [H_{1,\text{I}}(t), \rho_\text{I}(t)],</math>
:<math> \mathrm{i}\hbar \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} \rho_\text{I}(t) = [H_{1,\text{I}}(t), \rho_\text{I}(t)],</math>
अंतःक्रिया चित्र में श्रोडिंगर समीकरण के साथ संगति में।
अंतःक्रिया चित्र में श्रोडिंगर समीकरण के साथ संगति में।


== अपेक्षा मूल्य ==
== अपेक्षित मूल्य ==


एक सामान्य ऑपरेटर के लिए <math>A</math>, इंटरएक्शन पिक्चर में उम्मीद का मूल्य किसके द्वारा दिया गया है
एक सामान्य ऑपरेटर <math>A</math> के लिए, इंटरेक्शन पिक्चर में अपेक्षित मूल्य द्वारा दिया गया है


:<math>
:<math>
Line 105: Line 104:


:<math>\langle A_\text{I}(t) \rangle = \operatorname{Tr}\big(\rho_\text{I}(t) \, A_\text{I}(t)\big).</math>
:<math>\langle A_\text{I}(t) \rangle = \operatorname{Tr}\big(\rho_\text{I}(t) \, A_\text{I}(t)\big).</math>
== श्विंगर-टोमोनगा समीकरण ==
अंतःक्रियात्मक प्रतिनिधित्व शब्द का आविष्कार श्विंगर ने किया था।<ref name="Schwinger">{{Citation  | last1 = Schwinger  | first1 = J. | title = Selected papers on Quantum Electrodynamics  | publisher = Dover  | year = 1958 | isbn =0-486-60444-6 | page = 151}}</ref><ref name="Schwinger0">{{Citation  | last1 = Schwinger  | first1 = J. | title =  Quantum electrodynamics. I. A covariant formulation.|year = 1948 |journal=Physical Review | volume= 74 |issue = 10 | pages= 1439–1461 | doi = 10.1103/PhysRev.74.1439 | bibcode = 1948PhRv...74.1439S | url= https://doi.org/10.1103/PhysRev.74.1439}}</ref> इस नए मिश्रित प्रतिनिधित्व में, राज्य वेक्टर अब सामान्य रूप से स्थिर नहीं है, लेकिन यदि फ़ील्ड के बीच कोई युग्मन नहीं है तो यह स्थिर है। प्रतिनिधित्व का परिवर्तन सीधे टॉमोनागा-श्विंगर समीकरण की ओर जाता है:<ref name=Schwinger0/><ref name="Schwinger1">{{Citation  | last1 = Schwinger  | first1 = J. | title = Selected papers on Quantum Electrodynamics  | publisher = Dover  | year = 1958 | isbn =0-486-60444-6 | page = 151,163,170,276 }}</ref>


<math>ihc \frac {\partial  \Psi[\sigma]}{\partial \sigma(x)} = \hat{H}(x)\Psi(\sigma) </math>
:<math> \hat{H}(x) = - \frac{1}{c} j_{\mu}(x) A^{\mu}(x) </math>
जहां इस मामले में हैमिल्टनियन क्यूईडी इंटरैक्शन हैमिल्टनियन है, लेकिन यह एक सामान्य बातचीत भी हो सकती है, और <math>\sigma</math> sigma एक स्पेस जैसी सतह है जो बिंदु <math>x</math> से गुज़र रही है। व्युत्पन्न औपचारिक रूप से उस सतह पर एक भिन्नता का प्रतिनिधित्व करता है जिसे <math>x</math> निश्चित किया गया है। इस समीकरण की एक सटीक गणितीय औपचारिक व्याख्या देना कठिन है।<ref name="Wakita1976">{{Citation | last1= Wakita | first1 =  Hitoshi | journal = Communications in Mathematical Physics |pages = 61–68 | title = Integration of the Tomonaga-Schwinger Equation|volume = 50|year = 1976| issue = 1 | doi = 10.1007/BF01608555 | bibcode = 1976CMaPh..50...61W | s2cid = 122590381 | url = http://projecteuclid.org/euclid.cmp/1103900149 }}</ref>


== श्विंगर-टोमोनागा समीकरण ==
श्विंगर द्वारा इस दृष्टिकोण को फेनमैन आरेखों के अभिन्न और कण दृष्टिकोण के विपरीत विभेदक और क्षेत्र दृष्टिकोण कहा जाता है।<ref>[[ Julian_Schwinger#Schwinger_and_Feynman|Schwinger and Feynman]]</ref>
अंतःक्रियात्मक प्रतिनिधित्व शब्द का आविष्कार श्विंगर ने किया था।<ref name=Schwinger>{{Citation  | last1 = Schwinger  | first1 = J. | title = Selected papers on Quantum Electrodynamics  | publisher = Dover  | year = 1958 | isbn =0-486-60444-6 | page = 151}}</ref><ref name=Schwinger0>{{Citation  | last1 = Schwinger  | first1 = J. | title =  Quantum electrodynamics. I. A covariant formulation.|year = 1948 |journal=Physical Review | volume= 74 |issue = 10 | pages= 1439–1461 | doi = 10.1103/PhysRev.74.1439 | bibcode = 1948PhRv...74.1439S | url= https://doi.org/10.1103/PhysRev.74.1439}}</ref>
इस नए मिश्रित प्रतिनिधित्व में राज्य सदिश अब सामान्य रूप से स्थिर नहीं है, लेकिन यदि खेतों के बीच कोई युग्मन नहीं है तो यह स्थिर है। प्रतिनिधित्व का परिवर्तन सीधे टॉमोनागा-श्विंगर समीकरण की ओर जाता है:<ref name=Schwinger1>{{Citation  | last1 = Schwinger  | first1 = J. | title = Selected papers on Quantum Electrodynamics  | publisher = Dover  | year = 1958 | isbn =0-486-60444-6 | page = 151,163,170,276 }}</ref><ref name=Schwinger0/>:<math>ihc \frac {\partial  \Psi[\sigma]}{\partial \sigma(x)} = \hat{H}(x)\Psi(\sigma) </math>
:<math> \hat{H}(x) = - \frac{1}{c} j_{\mu}(x) A^{\mu}(x) </math>
जहां इस मामले में हैमिल्टनियन QED इंटरैक्शन हैमिल्टनियन है, लेकिन यह एक सामान्य इंटरैक्शन भी हो सकता है, और <math>\sigma</math> एक अंतरिक्ष जैसी सतह है जो बिंदु से गुजर रही है <math>x</math>. व्युत्पन्न औपचारिक रूप से दी गई सतह पर भिन्नता का प्रतिनिधित्व करता है <math>x</math> हल किया गया। इस समीकरण की सटीक गणितीय औपचारिक व्याख्या देना कठिन है।<ref name=Wakita1976>{{Citation | last1= Wakita | first1 =  Hitoshi | journal = Communications in Mathematical Physics |pages = 61–68 | title = Integration of the Tomonaga-Schwinger Equation|volume = 50|year = 1976| issue = 1 | doi = 10.1007/BF01608555 | bibcode = 1976CMaPh..50...61W | s2cid = 122590381 | url = http://projecteuclid.org/euclid.cmp/1103900149 }}</ref>
श्विंगर द्वारा इस दृष्टिकोण को फेनमैन आरेखों के अभिन्न और कण दृष्टिकोण के विपरीत अंतर और क्षेत्र दृष्टिकोण कहा जाता है।<ref>[[ Julian_Schwinger#Schwinger_and_Feynman|Schwinger and Feynman]]</ref>
मूल विचार यह है कि यदि अंतःक्रिया में एक छोटा युग्मन स्थिरांक होता है (अर्थात ठीक संरचना स्थिरांक के क्रम के विद्युत चुंबकत्व के मामले में) उत्तरोत्तर अनुत्पादक शब्द युग्मन स्थिरांक की शक्तियाँ होंगी और इसलिए छोटी होंगी।<ref name=Schwinger2>{{Citation  | last1 = Schwinger  | first1 = J. | title = Selected papers on Quantum Electrodynamics  | publisher = Dover  | year = 1958 | isbn =0-486-60444-6 | page = 152 }}</ref>


मूल विचार यह है कि यदि अंतःक्रिया में एक छोटा युग्मन स्थिरांक है (अर्थात् ठीक संरचना स्थिरांक के क्रम के विद्युत चुंबकत्व के मामले में) उत्तरोत्तर पर्टुरबेटिव शब्द युग्मन स्थिरांक की शक्तियाँ होंगे और इसलिए छोटे होंगे।<ref name="Schwinger2">{{Citation  | last1 = Schwinger  | first1 = J. | title = Selected papers on Quantum Electrodynamics  | publisher = Dover  | year = 1958 | isbn =0-486-60444-6 | page = 152 }}</ref>


== प्रयोग ==
== प्रयोग ==


इंटरेक्शन पिक्चर का उद्देश्य एच के कारण हर समय निर्भरता को अलग करना है<sub>0</sub> ऑपरेटरों पर, इस प्रकार उन्हें स्वतंत्र रूप से विकसित करने की अनुमति देता है, और केवल एच को छोड़ देता है<sub>1,I</sub> राज्य वैक्टर के समय-विकास को नियंत्रित करने के लिए।
इंटरेक्शन तस्वीर का उद्देश्य ऑपरेटरों पर ''H''<sub>0</sub> के कारण हर समय निर्भरता को अलग करना है, इस प्रकार उन्हें स्वतंत्र रूप से विकसित करने की अनुमति देता है, और केवल ''H''<sub>1,I</sub> को छोड़कर स्टेट वैक्टर के समय-विकास को नियंत्रित करता है।


एक छोटे से अंतःक्रियात्मक शब्द, H के प्रभाव पर विचार करते समय अंतःक्रिया चित्र सुविधाजनक होता है<sub>1,S</sub>, हल किए गए सिस्टम के हैमिल्टनियन में जोड़ा जा रहा है, एच<sub>0,S</sub>. अंतःक्रियात्मक चित्र का उपयोग करके, एच ​​के प्रभाव को खोजने के लिए गड़बड़ी सिद्धांत (क्वांटम यांत्रिकी) # समय-निर्भर गड़बड़ी सिद्धांत | समय-निर्भर गड़बड़ी सिद्धांत का उपयोग कर सकते हैं।<sub>1,I</sub>,<ref name=Sakurai/>{{rp|355ff}} उदाहरण के लिए, फर्मी के सुनहरे नियम की व्युत्पत्ति में,<ref name=Sakurai/>{{rp|359–363}} या [[डायसन श्रृंखला]]<ref name=Sakurai>{{Citation  | last1 = Sakurai  | first1 = J. J.  |last2 = Napolitano  | first2 = Jim  | title = Modern Quantum Mechanics  | edition = 2nd  | publisher = Addison-Wesley  | year = 2010 | isbn =978-0805382914  }}</ref>{{rp|355–357}} [[क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत]] में: 1947 में, शिनिचिरो टोमोनागा और [[जूलियन श्विंगर]] ने सराहना की कि सहसंयोजक गड़बड़ी सिद्धांत को अंतःक्रियात्मक चित्र में सुरुचिपूर्ण ढंग से तैयार किया जा सकता है, क्योंकि क्षेत्र संचालक मुक्त क्षेत्रों के रूप में समय के साथ विकसित हो सकते हैं, यहाँ तक कि अंतःक्रियाओं की उपस्थिति में भी, अब व्यवहार किया जाता है। इस तरह की डायसन श्रृंखला में गड़बड़ी।
एक छोटे से अंतःक्रियात्मक शब्द,''H''<sub>1,S</sub> के प्रभाव पर विचार करते समय अंतःक्रिया चित्र सुविधाजनक होता है, जिसे एक हल प्रणाली, ''H''<sub>0,S</sub> के हैमिल्टनियन में जोड़ा जाता है। इंटरेक्शन चित्र का उपयोग करके, ''H''<sub>1,I</sub>,<ref name="Sakurai">{{Citation  | last1 = Sakurai  | first1 = J. J.  |last2 = Napolitano  | first2 = Jim  | title = Modern Quantum Mechanics  | edition = 2nd  | publisher = Addison-Wesley  | year = 2010 | isbn =978-0805382914  }}</ref> {{rp|355ff}} के प्रभाव का पता लगाने के लिए समय-निर्भर गड़बड़ी सिद्धांत का उपयोग किया जा सकता है, जैसे, फर्मी के सुनहरे नियम की व्युत्पत्ति में,<ref name=Sakurai/>{{rp|359–363}} या [[डायसन श्रृंखला]] <ref name="Sakurai" />{{rp|355–357}}  क्वांटम फील्ड थ्योरी में: 1947 में, शिनिचिरो टोमोनागा और [[जूलियन श्विंगर]] ने सराहना की कि सहसंयोजक गड़बड़ी सिद्धांत को अंतःक्रियात्मक चित्र में सुरुचिपूर्ण ढंग से तैयार किया जा सकता है, क्योंकि फील्ड ऑपरेटर समय में मुक्त क्षेत्रों के रूप में विकसित हो सकते हैं, यहां तक ​​कि उपस्थिति में भी अंतःक्रियाओं का, अब इस तरह की डायसन श्रृंखला में विचलित रूप से व्यवहार किया जाता है।


== सभी चित्रों में विकास की सारांश तुलना ==
== सभी चित्रों में वृद्धि की सारांश तुलना ==
एक समय-स्वतंत्र हैमिल्टनियन एच<sub>S</sub>, जहां एच<sub>0,S</sub> मुक्त हैमिल्टनियन है,
एक समय-स्वतंत्र हैमिल्टनियन ''H''<sub>S</sub> के लिए, जहाँ ''H''<sub>0,S</sub> स्वतंत्र हैमिल्टनियन है,
{{Pictures in quantum mechanics}}
{{Pictures in quantum mechanics}}


==संदर्भ==
==संदर्भ==
{{reflist}}
{{reflist}}
==अग्रिम पठन ==
==अग्रिम पठन ==
*{{cite book
*{{cite book
Line 143: Line 140:
  }}
  }}
*{{cite book|first=John S.|last=Townsend|year=2000|title=A Modern Approach to Quantum Mechanics |edition=2nd |location=Sausalito, California|publisher=University Science Books|isbn=1-891389-13-0|url-access=registration|url=https://archive.org/details/modernapproachto0000town}}
*{{cite book|first=John S.|last=Townsend|year=2000|title=A Modern Approach to Quantum Mechanics |edition=2nd |location=Sausalito, California|publisher=University Science Books|isbn=1-891389-13-0|url-access=registration|url=https://archive.org/details/modernapproachto0000town}}
== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==


Line 151: Line 146:
* हाग की प्रमेय
* हाग की प्रमेय


{{Quantum mechanics topics}}
श्रेणी:क्वांटम यांत्रिकी
hi: समय विकास छवि
[[Category: Machine Translated Page]]
[[Category:Created On 20/04/2023]]
[[Category:Created On 20/04/2023]]
[[Category:Lua-based templates]]
[[Category:Machine Translated Page]]
[[Category:Pages with script errors]]
[[Category:Templates Translated in Hindi]]
[[Category:Templates Vigyan Ready]]
[[Category:Templates that add a tracking category]]
[[Category:Templates that generate short descriptions]]
[[Category:Templates using TemplateData]]

Latest revision as of 16:29, 3 May 2023

क्वांटम यांत्रिकी में, इंटरेक्शन आरेख (जिसे पॉल डिराक के बाद इंटरेक्शन रिप्रजेंटेशन या डायराक पिक्चर के नाम से भी जाना जाता है) श्रोडिंगर पिक्चर और हाइजेनबर्ग पिक्चर के बीच एक मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व है। जबकि अन्य दो चित्रों में, या तो राज्य सदिश या संचालक समय पर निर्भरता रखते हैं, अंतःक्रिया चित्र में दोनों अवलोकनीय समय की निर्भरता का हिस्सा होते हैं।[1] परस्पर क्रिया के कारण तरंग कार्यों और अवलोकनों में भिन्नता से निपटने के लिए अंतःक्रिया चित्र उपयोगी है। अधिकांश क्षेत्र-सैद्धांतिक गणनाएं[2] अंतःक्रिया प्रतिनिधित्व का उपयोग करती हैं क्योंकि वे कई-निकाय श्रोडिंगर समीकरण के समाधान को मुक्त-कण समस्या के समाधान के साथ-साथ कुछ अज्ञात अंतःक्रिया भागों के रूप में निर्मित करते हैं।

समीकरण जिनमें अलग-अलग समय पर अभिनय करने वाले ऑपरेटर सम्मिलित होते हैं, जो अंतःक्रिया चित्र में पकड़ रखते हैं, जरूरी नहीं कि श्रोडिंगर या हाइजेनबर्ग चित्र में हों। ऐसा इसलिए है क्योंकि समय-निर्भर एकात्मक परिवर्तन एक चित्र में ऑपरेटर को अन्य में समान ऑपरेटर से संबंधित करता है।

इंटरेक्शन आरेख हैमिल्टनियन और एकात्मक परिवर्तन का एक विशेष मामला है जो राज्य वैक्टर पर लागू होता है।

परिभाषा

इंटरैक्शन आरेख में ऑपरेटर्स और स्टेट वैक्टर समान ऑपरेटरों के आधार (एकात्मक परिवर्तन) के ट्रांसफॉर्मेशन और श्रोडिंगर पिक्चर में स्टेट वैक्टर से संबंधित हैं।

अंतःक्रिया चित्र पर स्विच करने के लिए, हम श्रोडिंगर चित्र हेमिल्टनियन (क्वांटम यांत्रिकी) को दो भागों में विभाजित करते हैं:

भागों के किसी भी संभावित विकल्प से एक मान्य अंतःक्रिया चित्र प्राप्त होगा; लेकिन एक समस्या के विश्लेषण को सरल बनाने में उपयोगी होने के लिए बातचीत की तस्वीर के लिए, भागों को सामान्यतः चुना जाएगा ताकि H0,S अच्छी तरह से समझा जा सके और बिल्कुल हल करने योग्य हो, जबकि H1,S में इस प्रणाली के लिए कुछ कठिन-से-विश्लेषण क्षोभ सम्मिलित हैं।

यदि हैमिल्टनियन के पास स्पष्ट समय निर्भरता है (उदाहरण के लिए, यदि क्वांटम सिस्टम एक लागू बाहरी विद्युत क्षेत्र के साथ इंटरैक्ट करता है जो समय में बदलता रहता है) H1,S के साथ स्पष्ट रूप से समय-निर्भर शर्तों को सम्मिलित करना सामान्यतः फायदेमंद होगा H0,S समय-स्वतंत्र को छोड़कर। हम यह मानकर आगे बढ़ते हैं कि ऐसा ही है। यदि कोई ऐसा संदर्भ है जिसमें H0,S को समय-निर्भर होना समझ में आता है, तो नीचे दी गई परिभाषाओं में संबंधित समय-विकास संकारक द्वारा को प्रतिस्थापित करके आगे बढ़ सकते हैं।

स्टेट वेक्टर

मान लेते हैं श्रोडिंगर तस्वीर में समय-निर्भर राज्य वेक्टर हो। इंटरेक्शन पिक्चर में एक स्टेट वेक्टर, एक अतिरिक्त समय-निर्भर एकात्मक परिवर्तन के साथ परिभाषित किया गया है।[3]

ऑपरेटर

इंटरेक्शन पिक्चर में एक ऑपरेटर को इस रूप में परिभाषित किया गया है

ध्यान दें कि AS(t) सामान्यतः t पर निर्भर नहीं होगा और इसे केवल AS के रूप में फिर से लिखा जा सकता है। यह केवल t पर निर्भर करता है यदि ऑपरेटर के पास "स्पष्ट समय पर निर्भरता" है, उदाहरण के लिए, लागू बाह्य समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र पर निर्भरता के कारण। स्पष्ट समय निर्भरता का एक अन्य उदाहरण तब हो सकता है जब AS(t) एक घनत्व मैट्रिक्स हो (नीचे देखें)।

हैमिल्टन ऑपरेटर

ऑपरेटर के लिए ही, अंतःक्रिया चित्र और श्रोडिंगर चित्र मेल खाते हैं:

यह आसानी से इस तथ्य के माध्यम से देखा जाता है कि ऑपरेटर स्वयं के विभिन्न कार्यों के साथ आवागमन करते हैं। इस विशेष ऑपरेटर को तब अस्पष्टता के बिना कहा जा सकता है।

व्यतिक्रम हैमिल्टनियन के लिए , हालाँकि,

जहां इंटरेक्शन-पिक्चर व्यतिक्रम हैमिल्टन एक समय-निर्भर हैमिल्टन बन जाता है जब तक कि [H1,S, H0,S] = 0

समय-निर्भर हैमिल्टनियन H0,S(t) के साथ-साथ इंटरेक्शन चित्र प्राप्त करना संभव है, लेकिन घातीयों को H0,S(t) द्वारा उत्पन्न विकास के लिए एकात्मक प्रचारक द्वारा प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता है, या अधिक स्पष्ट रूप से एक समय-आदेशित घातीय समाकलन के साथ।

घनत्व आव्यूह

घनत्व आव्यूह को किसी अन्य ऑपरेटर की तरह ही इंटरेक्शन चित्र में बदलने के लिए दिखाया जा सकता है। विशेष रूप से, ρI और ρS को क्रमशः अंतःक्रिया चित्र और श्रोडिंगर चित्र में घनत्व आव्यूह होने दें। यदि pn के भौतिक अवस्था |ψn⟩ में होने की संभावना है, तो


समय-विकास

अवस्थाओं का समय-विकास

श्रोडिंगर समीकरण को अंतःक्रियात्मक चित्र में बदलना देता है

जो बताता है कि अंतःक्रियात्मक चित्र में, हैमिल्टन के अंतःक्रियात्मक भाग द्वारा एक क्वांटम अवस्था विकसित होती है, जैसा कि अंतःक्रियात्मक चित्र में व्यक्त किया गया है।[4] फेटर और वालेका में एक प्रमाण दिया गया है।[5]

ऑपरेटरों का समय-विकास

यदि संचालिका AS समय-स्वतंत्र है (यानी, स्पष्ट समय पर निर्भरता नहीं है; ऊपर देखें), तो AI(t) के लिए इसी समय का विकास द्वारा दिया गया है

इंटरेक्शन चित्र में, ऑपरेटर्स समय के साथ विकसित होते हैं जैसे हेइजेनबर्ग चित्र में हैमिल्टनियन H' = H0 के साथ ऑपरेटर्स।

घनत्व आव्यूह का समय-विकास

इंटरैक्शन पिक्चर में डेंसिटी मैट्रिक्स का विकास है

अंतःक्रिया चित्र में श्रोडिंगर समीकरण के साथ संगति में।

अपेक्षित मूल्य

एक सामान्य ऑपरेटर के लिए, इंटरेक्शन पिक्चर में अपेक्षित मूल्य द्वारा दिया गया है

अपेक्षित मूल्य के लिए घनत्व-मैट्रिक्स अभिव्यक्ति का उपयोग करके, हम प्राप्त करेंगे

श्विंगर-टोमोनगा समीकरण

अंतःक्रियात्मक प्रतिनिधित्व शब्द का आविष्कार श्विंगर ने किया था।[6][7] इस नए मिश्रित प्रतिनिधित्व में, राज्य वेक्टर अब सामान्य रूप से स्थिर नहीं है, लेकिन यदि फ़ील्ड के बीच कोई युग्मन नहीं है तो यह स्थिर है। प्रतिनिधित्व का परिवर्तन सीधे टॉमोनागा-श्विंगर समीकरण की ओर जाता है:[7][8]

जहां इस मामले में हैमिल्टनियन क्यूईडी इंटरैक्शन हैमिल्टनियन है, लेकिन यह एक सामान्य बातचीत भी हो सकती है, और sigma एक स्पेस जैसी सतह है जो बिंदु से गुज़र रही है। व्युत्पन्न औपचारिक रूप से उस सतह पर एक भिन्नता का प्रतिनिधित्व करता है जिसे निश्चित किया गया है। इस समीकरण की एक सटीक गणितीय औपचारिक व्याख्या देना कठिन है।[9]

श्विंगर द्वारा इस दृष्टिकोण को फेनमैन आरेखों के अभिन्न और कण दृष्टिकोण के विपरीत विभेदक और क्षेत्र दृष्टिकोण कहा जाता है।[10]

मूल विचार यह है कि यदि अंतःक्रिया में एक छोटा युग्मन स्थिरांक है (अर्थात् ठीक संरचना स्थिरांक के क्रम के विद्युत चुंबकत्व के मामले में) उत्तरोत्तर पर्टुरबेटिव शब्द युग्मन स्थिरांक की शक्तियाँ होंगे और इसलिए छोटे होंगे।[11]

प्रयोग

इंटरेक्शन तस्वीर का उद्देश्य ऑपरेटरों पर H0 के कारण हर समय निर्भरता को अलग करना है, इस प्रकार उन्हें स्वतंत्र रूप से विकसित करने की अनुमति देता है, और केवल H1,I को छोड़कर स्टेट वैक्टर के समय-विकास को नियंत्रित करता है।

एक छोटे से अंतःक्रियात्मक शब्द,H1,S के प्रभाव पर विचार करते समय अंतःक्रिया चित्र सुविधाजनक होता है, जिसे एक हल प्रणाली, H0,S के हैमिल्टनियन में जोड़ा जाता है। इंटरेक्शन चित्र का उपयोग करके, H1,I,[12]: 355ff  के प्रभाव का पता लगाने के लिए समय-निर्भर गड़बड़ी सिद्धांत का उपयोग किया जा सकता है, जैसे, फर्मी के सुनहरे नियम की व्युत्पत्ति में,[12]: 359–363  या डायसन श्रृंखला [12]: 355–357   क्वांटम फील्ड थ्योरी में: 1947 में, शिनिचिरो टोमोनागा और जूलियन श्विंगर ने सराहना की कि सहसंयोजक गड़बड़ी सिद्धांत को अंतःक्रियात्मक चित्र में सुरुचिपूर्ण ढंग से तैयार किया जा सकता है, क्योंकि फील्ड ऑपरेटर समय में मुक्त क्षेत्रों के रूप में विकसित हो सकते हैं, यहां तक ​​कि उपस्थिति में भी अंतःक्रियाओं का, अब इस तरह की डायसन श्रृंखला में विचलित रूप से व्यवहार किया जाता है।

सभी चित्रों में वृद्धि की सारांश तुलना

एक समय-स्वतंत्र हैमिल्टनियन HS के लिए, जहाँ H0,S स्वतंत्र हैमिल्टनियन है,

Evolution Picture ()
of: Schrödinger (S) Heisenberg (H) Interaction (I)
Ket state constant
Observable constant
Density matrix constant

संदर्भ

  1. Albert Messiah (1966). Quantum Mechanics, North Holland, John Wiley & Sons. ISBN 0486409244; J. J. Sakurai (1994). Modern Quantum Mechanics (Addison-Wesley) ISBN 9780201539295.
  2. J. W. Negele, H. Orland (1988), Quantum Many-particle Systems, ISBN 0738200522.
  3. The Interaction Picture, lecture notes from New York University.
  4. Quantum Field Theory for the Gifted Amateur, Chapter 18 - for those who saw this being called the Schwinger-Tomonaga equation, this is not the Schwinger-Tomonaga equation. That is a generalization of the Schrödinger equation to arbitrary space-like foliations of spacetime.
  5. Fetter & Walecka 1971, p. 55.
  6. Schwinger, J. (1958), Selected papers on Quantum Electrodynamics, Dover, p. 151, ISBN 0-486-60444-6
  7. 7.0 7.1 Schwinger, J. (1948), "Quantum electrodynamics. I. A covariant formulation.", Physical Review, 74 (10): 1439–1461, Bibcode:1948PhRv...74.1439S, doi:10.1103/PhysRev.74.1439
  8. Schwinger, J. (1958), Selected papers on Quantum Electrodynamics, Dover, p. 151,163,170,276, ISBN 0-486-60444-6
  9. Wakita, Hitoshi (1976), "Integration of the Tomonaga-Schwinger Equation", Communications in Mathematical Physics, 50 (1): 61–68, Bibcode:1976CMaPh..50...61W, doi:10.1007/BF01608555, S2CID 122590381
  10. Schwinger and Feynman
  11. Schwinger, J. (1958), Selected papers on Quantum Electrodynamics, Dover, p. 152, ISBN 0-486-60444-6
  12. 12.0 12.1 12.2 Sakurai, J. J.; Napolitano, Jim (2010), Modern Quantum Mechanics (2nd ed.), Addison-Wesley, ISBN 978-0805382914

अग्रिम पठन

यह भी देखें

  • ब्रा-केट संकेतन
  • श्रोडिंगर समीकरण
  • हाग की प्रमेय