量子场论中的波包:衰变率的主导阶宽度修正与洛伦兹推动下的时钟行为

量子场论(QFT)中的衰变率通常假设粒子由动量本征态(即平面波)表示。然而严格来说,局域化的自由粒子应由波包描述。这导致衰变率及洛伦兹变换下时钟行为产生宽度修正。该研究团队将质量为M的粒子建模为宽度为a、中心动量为零的高斯波包,计算其衰变率Γ = Γ₀[1 - 3a²/(4M²) + O(a⁴/M⁴)],其中Γ₀是平面波处理下的静止粒子衰变率。主导修正项为a²/M²量级。随后研究人员对上述高斯波包施加速度为v的洛伦兹变换,发现其衰变率并不严格按洛伦兹因子√(1-v²)衰减,存在a²v²/M²量级的修正。因此衰变波包在洛伦兹变换下并不完全等同于典型时钟行为,该工作将其称为“WP时钟”(波包时钟)。WP时钟相对于观察者并不以单一速度运动,而是具有速度分布(更确切地说存在动量分布)。尽管如此,由于波包代表QFT中的单粒子态,其仍应被视为单一时钟。WP时钟并未违反洛伦兹对称性,也不依赖新物理机制:它们是狭义相对论、量子力学与局域化自由粒子要求共同作用的结果。

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