Большая Советская Энциклопедия (СЛ)

переходящими с более высоких, возбуждённых уровней в ядре на более низкие. Первичной причиной этих процессов является взаимодействие электрических зарядов с электромагнитным полем: движущаяся заряженная частица —  электрон или протон —  возмущает электромагнитное поле, причём энергия частицы передаётся квантам поля —  фотонам. Движущийся заряд создаёт электромагнитный ток, и обычно говорят о взаимодействии фотонов с электромагнитным током. В квантовой электродинамике взаимодействие электрона с фотоном описывается выражением типа

.

  Здесь е — элементарный электрический заряд, являющийся константой электромагнитного взаимодействия (безразмерной константой, характеризующей интенсивность протекания электромагнитных процессов, является величина  ¹ /₁₃₇ , где  — постоянная Планка, с — скорость света), y — оператор уничтожения электрона, находящегося в исходном состоянии,  — оператор рождения электрона в конечном состоянии, А — оператор рождения фотона. Т. о., вместо исходного электрона возникают две частицы: электрон, находящийся в другом состоянии (с меньшей энергией), и фотон.

  Более точно взаимодействие электрона с фотоном описывается выражением

.      (1)

  Индекс m в величине А _m принимает четыре значения: m = 0, 1, 2,3 и указывает, что величина А _m преобразуется как четырёхмерный вектор при Лоренца преобразованиях . [Напомним, что четырёхмерный вектор образуют, например, четырёхмерные координаты частицы х _m (x₀ = ct, x₁ = х, x₂ = у, x₃ = z ) или её энергия и импульс р _m (p _o = Е/с, p₁ = p_x , p₂ = р_у , p₃ = p_z , где Е —   энергия частицы, p_x , p_y , p_z — компоненты её трёхмерного импульса).] Скалярное произведение двух четырёхмерных векторов определяется следующим образом: х_m р _m = x_o p_o — x₁ p₁ — x₂ p₂ — x₃ p₃ (по одинаковым индексам m производится суммирование.; для краткости знак суммы опускается). Поскольку электромагнитное поле является векторным, то о кванте этого поля — фотоне — говорят как о векторной частице. Величина  называется электромагнитным током. Чтобы взаимодействие (1) было лоренц-инвариантным, необходимо, чтобы электромагнитный ток  также являлся четырёхмерным вектором и взаимодействие тока с фотонным полем представляло собой скалярное произведение двух четырёхмерных векторов (именно на это указывает повторение индекса m). Четыре матрицы g_m (матрицы Дирака) введены для того, чтобы из операторов  и y, которые являются четырёхмерными спинорами относительно преобразований Лоренца, сконструировать четырёхмерный вектор — электромагнигный ток.

  Уточним теперь смысл операторов  и y. Они описывают процессы не только с участием частиц (электронов), но и с участием античастиц (позитронов). Оператор y уничтожает электрон или рождает позитрон, а оператор  рождает электрон или уничтожает позитрон. Оператор А описывает как рождение, так и уничтожение фотонов, поскольку абсолютно нейтральная частица — фотон — сама является своей античастицей. Т. о., взаимодействие  описывает не только испускание и поглощение света электронами и позитронами, но и такие процессы, как рождение электрон-позитронных пар фотонами или аннигиляция этих пар в фотоны. Обмен фотоном (g) между двумя заряженными частицами приводит к взаимодействию этих частиц друг с