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量子场论中紫外发散的问题一直是个棘手而又很重要的问题,它不仅涉及到对实际的物理过程进行有意义的计算问题,更深刻的涉及到场论理论体系的逻辑自洽性和完备性等带有根本性的问题,涉及到对于场论中我们习以为常的基本性观念是否存在着严重问题的问题。因此,自量子场论创生一来,对于如何看待场论发散的实质、如何处理发敖问题一直是关注于场论之理论基础的物理学家们所持之不懈的关切和研究的重大问题。
本论文对场论发散的实质进行了重新的审视和考察,通过对费曼图的深入分析,发现紫外发散与真空场密不可分,认为传统的对于真空场的观念认识是存在很大问题的,进而通过对真空量子涨落本性的分析,提出关于真空场的新观念新认识:
①真空量子涨落作用使得真空量子以及真空场的存在性不再与非真空场一样,其存在性不再是完全实在的——所谓的真空量子只在短暂的中间过程“虚"存一会儿;
②由于真空量子的“虚”性,而使得真空量子对真空场波幅的贡献性也不再象非真空场量子对非真空场波幅的贡献性那样的完全实在,而只具有一定的贡献程度——即真空量子对真空场波幅的贡献也具有一定的“虚”性——不完全性。
据此修改了真空场的通常数学形式,引入一个表示真空量子对真空场波幅的贡献性程度的贡献度因子,将其放入真空场通常形式中被积函数前,从而将改变后的场形式作为真空场的新形式。利用这种改造了的形式所得到的…系列有关真空场的物理量(把个朗日函数、哈密顿函数、真空涨落、S矩阵元等等)都是有限的量,并与传统方法结果以及实验值符合。
我们假设了真空光量子、真空电子场量子的贡献度因子形式,并导出了相应的场传播子,利用来考察正反电子场一光子的作用系统(如:电子在电磁场中的散射、康普顿散射、正反电子湮灭为光子以及电子与电子散射等等.在本论文里,主要通过对含有正反电子场一光子的作用的物理过程的计算来验证我们的方案.结果表明:就我们所取的真空光量子、真空电子场量子的贡献度因子形式而论,当其中的涨落屏障常数人取定为23.23个电子静能量值时,所计算出的结果都与传统方法的结果以及实验测量值符合得很好.这说明了本文方案的可行性.但是,我们的方案还能计算传统理论所不能处理的由于真空场对裸粒子的作用而产生的自能、电磁质量以及电荷的改变量等问题.而这也正是本文的研究目的和意义之所在.