S-Matrix

Die S-Matrix oder Streumatrix beschreibt in der Streutheorie der Quantenmechanik und der Quantenfeldtheorie die Streuamplituden. Sie wurde 1943 durch Werner Heisenberg[1] und unabhängig durch John Archibald Wheeler 1937 (in der Kernphysik) eingeführt.

Die Betragsquadrate der Elemente der S-Matrix geben für einen Anfangs- und einen Endzustand die entsprechende Wahrscheinlichkeit, dass dieser Anfangszustand bei der Streuung in den Endzustand übergeht.

Die axiomatische S-Matrix-Theorie, die ein Teilgebiet der axiomatischen Quantenfeldtheorie ist, versucht zentrale Eigenschaften der S-Matrix, wie zum Beispiel ihre Unitarität axiomatisch festzuhalten. Ein früher Erfolg axiomatischer Überlegungen ist die von Harry Lehmann, Kurt Symanzik und Wolfhart Zimmermann gefundene und nach den Anfangsbuchstaben ihrer Nachnamen benannte LSZ-Reduktionsformel. Diese besagt, dass die S-Matrix einer Quantenfeldtheorie sich aus den zeitgeordneten n-Punkt-Funktionen berechnen lässt.

In den 1960er Jahren galt die S-Matrix Theorie als Alternative zur konventionellen Quantenfeldtheorie, deren Anwendbarkeit in der Theorie der starken Wechselwirkung man misstraute, und war ein sehr aktives Forschungsfeld, insbesondere in der Schule von Geoffrey Chew.

Die Formulierung einer S-Matrix ist nur möglich, wenn vor und nach dem Streuvorgang die Existenz nicht wechselwirkender asymptotischer Zustände beziehungsweise Felder angenommen wird. Im Zusammenhang mit dem Infrarotproblem der Quantenelektrodynamik und in der Quantenfeldtheorie auf gekrümmten Raumzeiten wird nach Alternativen zur Formulierung einer S-Matrix geforscht. Für diese Fälle ist im Allgemeinen keine Formulierung eines Fockraums asymptotischer Zustände zu sehr frühen und späten Zeiten möglich. In konformen Quantenfeldtheorien ist die Definition einer S-Matrix unmöglich, weil die Definition asymptotischer Felder und Zustände in solchen Theorien unmöglich ist. Weit entfernte Punkte können nämlich durch eine Dilatation in nahe Punkte abgebildet werden.

Einzelnachweise

  1. Die beobachtbaren Größen in der Theorie der Elementarteilchen 1,2, Zeitschrift für Physik Bd.120, 1943, S.513, 673, Bd.123, 1944, S.93

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

01.04.2021
Teilchenphysik
Myon g-2: Kleines Teilchen mit großer Wirkung
Das Myon g-2-Experiment des Fermilab in den USA steht vor einem Sensationsmoment, der die Geschichte der Teilchenphysik neu schreiben könnte.
01.04.2021
Planeten - Elektrodynamik - Strömungsmechanik
Zwei merkwürdige Planeten
Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld.
30.03.2021
Kometen_und_Asteroiden
Der erste interstellare Komet könnte der ursprünglichste sein, der je gefunden wurde
Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) deuten darauf hin, dass der abtrünnige Komet 2I/Borisov einer der ursprünglichsten ist, die je beobachtet wurden.
25.04.2021
Raumfahrt - Astrophysik - Teilchenphysik
Erstmals Atominterferometer im Weltraum demonstriert
Atominterferometer erlauben hochpräzise Messungen, indem sie den Wellencharakter von Atomen nutzen.
25.03.2021
Quantenoptik
Sendungsverfolgung für eine Quantenpost
Quantenkommunikation ist abhörsicher, aber bislang nicht besonders effizient.
24.03.2021
Schwarze_Löcher - Elektrodynamik
Astronomen bilden Magnetfelder am Rand des Schwarzen Lochs von M 87 ab
Ein neuer Blick auf das massereiche Objekt im Zentrum der Galaxie M 87 zeigt das Erscheinungsbild in polarisierter Radiostrahlung.
24.03.2021
Astrophysik
Die frühesten Strukturen des Universums
Das extrem junge Universum kann nicht direkt beobachtet werden, lässt sich aber mithilfe mathematischer Theorien rekonstruieren.
23.03.2021
Supernovae - Teilchenphysik
Können Sternhaufen Teilchen höher beschleunigen als Supernovae?
Ein internationales Forschungsteam hat zum ersten Mal gezeigt, dass hochenergetische kosmische Strahlung in der Umgebung massereicher Sterne erzeugt wird. Neue Hinweise gefunden, wie kosmische Strahlung entsteht.
23.03.2021
Teilchenphysik
Neue Resultate stellen physikalische Gesetze in Frage
Forschende der UZH und des CERN haben neue verblüffende Ergebnisse veröffentlicht.
19.03.2021
Festkörperphysik - Teilchenphysik
Elektronen eingegipst
Eine scheinbar einfache Wechselwirkung zwischen Elektronen kann in einem extremen Vielteilchenproblem zu verblüffenden Korrelationen führen.