Reeh-Schlieder-Theorem: Unterschied zwischen den Versionen

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Das '''Reeh-Schlieder-Theorem''' der [[Quantenfeldtheorie]] besagt, dass – in beliebig guter Annäherung – alle möglichen Zustände durch die in einem beliebigen Raum-Zeit-Gebiet lokalisierten [[Operator (Mathematik)|Operatoren]] aus dem Vakuum erzeugt werden können. Anschaulich gesprochen sagt dies aus, dass durch Experimente in einem irdischen Labor ein „Teilchen hinter dem Mond“ erzeugt werden kann.
Das '''Reeh-Schlieder-Theorem''' der [[Quantenfeldtheorie]] besagt, dass – in beliebig guter Annäherung – alle [[Zustand (Quantenmechanik)|Zustände]] eines [[Relativitätstheorie|relativistischen]] Teilchens durch die in einem beliebigen, offenen [[Raumzeit|Raum-Zeit]]-Gebiet lokalisierten [[Operator (Mathematik)|Feldoperatoren]] aus dem [[Vakuum#Begriffsklärungen|Vakuum]] erzeugt werden können.


Die exakte Formulierung besagt, dass der [[Vakuumzustand]] zyklisch und separierend für jede [[Algebraische Struktur|Algebra]] lokaler [[Observable]]n ist.
Die exakte Formulierung besagt, dass der [[Vakuumzustand]] zyklisch und separierend für jede [[Algebraische Struktur|Algebra]] lokaler [[Observable]]n ist.
* ''zyklisch'' bedeutet hier, dass die [[abgeschlossene Hülle]] der Menge aller Zustände, die sich durch Anwendung der lokalen Operatoren auf das Vakuum ergeben, bereits der gesamte Zustandsraum ist.
* ''zyklisch'' bedeutet hier, dass die [[abgeschlossene Hülle]] der Menge aller Zustände, die sich durch Anwendung der lokalen Operatoren auf das Vakuum ergeben, bereits der gesamte Zustandsraum ist.
* ''separierend'' bedeutet hier, dass kein lokaler Operator auf den Vakuumzustand angewandt 0 ergeben kann. Insbesondere ist der [[Erwartungswert]] aller selbstadjungierter lokaler Operatoren ''B'' der Form ''A<sup>*</sup>A'' im Vakuumzustand ungleich null.
* ''separierend'' bedeutet hier, dass kein lokaler Operator auf den Vakuumzustand angewandt 0 ergeben kann. Insbesondere ist der [[Erwartungswert]] aller [[selbstadjungiert]]en lokalen Operatoren ''B'' der Form ''A<sup>*</sup>A'' im Vakuumzustand größer null.


Das Reeh-Schlieder-Theorem lässt sich sowohl aus den Eigenschaften konkreter Quantenfeldtheorien herleiten, als auch aus den verschiedenen [[Quantenfeldtheorie#Axiomatische_Quantenfeldtheorie|Axiomensystemen der QFT]].
Das Reeh-Schlieder-Theorem lässt sich sowohl aus den Eigenschaften konkreter Quantenfeldtheorien herleiten als auch aus den verschiedenen [[Quantenfeldtheorie#Axiomatische Quantenfeldtheorie|Axiomensystemen der QFT]].


Es ist wichtig zu betonen, was das Reeh-Schlieder-Theorem ''nicht'' aussagt:
Das Reeh-Schlieder-Theorem bedeutet keine Verletzung der Mikrokausalität, sondern dass die in einem Gebiet lokalisierten
* Es bedeutet keine Verletzung der Mikrokausalität, Beobachtungen in [[Minkowski-Diagramm|raumartig]] gelegenen Gebieten beeinflussen sich nicht gegenseitig (die Operatoren [[Kommutator (Mathematik)|kommutieren]]), keine Ursache-Wirkung-Beziehung kann sich mit Überlichtgeschwindigkeit ausbreiten.
Feldoperatoren Zustände erzeugen, die nicht nur auf dieses Gebiet beschränkt sind. Die Vorstellung, dass ein Quantenfeld
* Das Erzeugen von Zuständen, die deutlich außerhalb des betrachteten Gebiets lokalisiert sind, erfordert exponentiell mit der Entfernung ansteigende Energie. Für die Erzeugung eines Elektrons in Mondentfernung wäre so viel Energie notwendig, dass sich das irdische Labor in ein [[Schwarzes Loch]] verwandeln würde – ein Hinweis, dass die [[Weltformel|vereinheitlichte, die Gravitation umfassende, Theorie]] die Aussagen des Reeh-Schlieder-Theorems abmildern würde.
<math>\phi(t,\vec x)</math> ein Teilchen zur Zeit <math>t</math> am Ort <math>\vec x </math> erzeugt oder vernichtet, ist somit falsch.
Die sich bei Anwendung des Feldes auf das Vakuum ergebende Wellenfunktion erstreckt sich über den gesamten Raum.  


Das Theorem wurde zuerst 1961 von [[Helmut Reeh]] und [[Siegfried Schlieder]] in ihrer Arbeit ''Bemerkungen zur Unitäräquivalenz von Lorentzinvarianten Feldern'' in ''[[Nuovo Cimento]]'' veröffentlicht.
Das Theorem wurde zuerst 1961 von [[Helmut Reeh]] und [[Siegfried Schlieder]] angegeben.<ref>{{Literatur| Autor=H. Reeh, S. Schlieder| Titel=Bemerkungen zur Unitäräquivalenz von Lorentzinvarianten Feldern| Sammelwerk=[[Il Nuovo Cimento]]}} 22 (1961) 1059-1068</ref>


== Literatur ==
== Literatur ==
* [[Rudolf Haag]]: ''Local quantum Physics. Fields, Particles, Algebras''. 2nd revised and enlarged edition. Springer, Berlin u. a. 1996, ISBN 3-540-61049-9 (''Texts and monographs in physics'').
* [[Rudolf Haag]]: ''Local quantum Physics. Fields, Particles, Algebras''. 2nd revised and enlarged edition. Springer, Berlin u. a. 1996, ISBN 3-540-61049-9 (''Texts and monographs in physics'').
== Einzelnachweise ==
<references />


[[Kategorie:Quantenfeldtheorie]]
[[Kategorie:Quantenfeldtheorie]]

Aktuelle Version vom 3. Februar 2022, 14:20 Uhr

Das Reeh-Schlieder-Theorem der Quantenfeldtheorie besagt, dass – in beliebig guter Annäherung – alle Zustände eines relativistischen Teilchens durch die in einem beliebigen, offenen Raum-Zeit-Gebiet lokalisierten Feldoperatoren aus dem Vakuum erzeugt werden können.

Die exakte Formulierung besagt, dass der Vakuumzustand zyklisch und separierend für jede Algebra lokaler Observablen ist.

  • zyklisch bedeutet hier, dass die abgeschlossene Hülle der Menge aller Zustände, die sich durch Anwendung der lokalen Operatoren auf das Vakuum ergeben, bereits der gesamte Zustandsraum ist.
  • separierend bedeutet hier, dass kein lokaler Operator auf den Vakuumzustand angewandt 0 ergeben kann. Insbesondere ist der Erwartungswert aller selbstadjungierten lokalen Operatoren B der Form A*A im Vakuumzustand größer null.

Das Reeh-Schlieder-Theorem lässt sich sowohl aus den Eigenschaften konkreter Quantenfeldtheorien herleiten als auch aus den verschiedenen Axiomensystemen der QFT.

Das Reeh-Schlieder-Theorem bedeutet keine Verletzung der Mikrokausalität, sondern dass die in einem Gebiet lokalisierten Feldoperatoren Zustände erzeugen, die nicht nur auf dieses Gebiet beschränkt sind. Die Vorstellung, dass ein Quantenfeld $ \phi (t,{\vec {x}}) $ ein Teilchen zur Zeit $ t $ am Ort $ {\vec {x}} $ erzeugt oder vernichtet, ist somit falsch. Die sich bei Anwendung des Feldes auf das Vakuum ergebende Wellenfunktion erstreckt sich über den gesamten Raum.

Das Theorem wurde zuerst 1961 von Helmut Reeh und Siegfried Schlieder angegeben.[1]

Literatur

  • Rudolf Haag: Local quantum Physics. Fields, Particles, Algebras. 2nd revised and enlarged edition. Springer, Berlin u. a. 1996, ISBN 3-540-61049-9 (Texts and monographs in physics).

Einzelnachweise

  1. H. Reeh, S. Schlieder: Bemerkungen zur Unitäräquivalenz von Lorentzinvarianten Feldern. In: Il Nuovo Cimento. 22 (1961) 1059-1068

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