克萊因-戈登方程

克萊因-戈爾登方程(Klein-Gordon equation)是相對論量子力學和量子場論中的最基本方程,用於描述自旋為0的自由標量場的相對論運動方程。克萊因-戈爾登方程是由瑞典理論物理學家奧斯卡·克萊因和德國人沃爾特·戈登於二十世紀二、三十年代分別獨立推導得出的。

基本介紹

  • 中文名:克萊因-戈登方程
  • 外文名:Klein-Gordon equation
  • 提出者:奧斯卡·克萊因,沃爾特·高登
  • 提出時間:二十世紀二三十年代
  • 適用領域:量子場論
  • 套用學科:物理學
定律定義,推導過程,發展簡史,適用範圍,定律影響,

定律定義

自然單位制下,諧變形式的克萊因-戈登方程可以表達為:
其中m為自由粒子質量;
為四維諧變導數,滿足:

推導過程

在量子場論中,我們認為自旋為0的自由標量粒子的拉氏量可以寫為:
然後代入歐拉-拉格朗日方程
之後就可以得到:

發展簡史

克萊因-戈爾登方程(Klein-Gordon equation)是相對論量子力學和量子場論中的最基本方程。它是薛丁格方程的相對論形式,用於描述自旋為零的自由粒子。克萊因-戈爾登方程是由瑞典理論物理學家奧斯卡·克萊因和德國人沃爾特·戈登於二十世紀二、三十年代分別獨立推導得出的。

適用範圍

用於描述相對論性的自由標量場的動力學方程。在場論框架下,藉由該方程,可以實現自由標量場的正則量子化
相互作用的標量場的動能項部分仍由該方程給出。

定律影響

該方程在高能物理領域套用廣泛,因為它可以描述標量粒子的動能部分。而標量粒子在粒子物理領域十分常見:比如給予粒子質量起源的希格斯粒子,又比如低能下傳遞QCD相互作用的
介子······
而這些粒子都由標量場所描述,而標量場的量子化是一定離不開克萊因-戈登方程的。可以說這是量子場論的奠基性方程之一。

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