有限路径积分极限下的收敛微扰级数:应用于非简谐振子在强耦合下的能量计算

求解强耦合下的量子场论仍然是一个具有挑战性的任务。核心问题在于,传统微扰级数是渐近级数——在弱耦合下尚可适用,但在强耦合时会完全失效。该工作表明:若路径积分中的积分限为有限值,微扰级数将转变为绝对收敛级数,从而在强耦合条件下依然有效。目前该团队已将这种微扰方法应用于零维λφ⁴理论(基础积分)和0+1维量子非谐振子模型。对于基础积分,有限积分限产生的收敛级数值在所有耦合强度下均与精确解析解吻合,这一有效性甚至延伸至非Borel可求和的渐近级数情形。众所周知,非谐振子能量按耦合常数展开的微扰级数是渐近级数,因此在强耦合时失效。在量子力学中,若关注能量问题,通常采用薛定谔方程构建微扰级数比路径积分更简便。此时有限路径积分限等价于在势场中±L位置设置无限高势垒(L为任意大的有限正数)。引入势垒后,能量级数展开转为收敛形式,且随势垒间距增大逐渐逼近非谐振子能量。该团队利用该收敛级数计算了弱耦合、中等耦合及强耦合下的基态能量。在强耦合区域,级数计算结果与精确能量值的偏差小于0.1%,这一成就尤为显著——因为传统微扰级数在强耦合时从一开始就会剧烈发散。

量科快讯