散射矩阵

✍ dations ◷ 2025-12-06 21:50:45 #矩阵,量子场论,数学物理,散射

散射矩阵（scattering matrix），又称S矩阵（S-matrix），是物理学中描述散射过程的一个主要观测量。

现代高能物理的发展，同其他物理学一样是理论和实验的互动，而这种互动主要的桥梁就是散射矩阵。

假设散射源为很好的定域散射源，与被散射粒子的相互作用局限在有限的空间范围内，那么，无穷远时间以前粒子处于一个自由态，称为入态，记为|Ψ>_in；无穷远时间之后粒子也是处于一个自由态，称为出态，记为|Ψ>_out。入态到出态，相互作用可以用一个矩阵描述，记为S，那么就有：

这就是散射矩阵的定义。

散射矩阵直接与可观测的物理量相联系，但是我们在量子场论中处理的是场，两者如何联系？或者说如何从量子场论计算散射矩阵？我们还要利用一个LSZ约化规则（英语：LSZ reduction formula），它联系了量子场论中的格林函数和可观测的散射矩阵。这使得理论能够预言实验。

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