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何を解けばよいか

2026年10月15日1分で読めますAI生成教科書『基礎理論』第11部 第1章 散乱問題の設定:断面積という言葉

AI 生成・木下が未勉強

量子力学入門 第11部 第1章 §11.1.2 ★ 定常散乱状態(本流)と黄金律(近道)の2つの道筋の概観。背景。

量子力学で断面積を計算する道筋は2つある。

(A) 定常散乱状態を解く(第2章〜):時間に依存しない Schrödinger 方程式を「入射波+外向き散乱波」という散乱に固有の境界条件のもとで解き、遠方の波の形から断面積を読み取る。定常状態と聞くと束縛状態を思い浮かべるが、散乱もまた「ビームを流し続けた定常の流れ」であり、E>0E>0 の連続スペクトルの固有状態がその記述である。

(B) 遷移レートから求める(第3章末):入射平面波 ∣k⟩| \bm{k} \rangle から ∣k′⟩| \bm{k}' \rangle への遷移を摂動論(Fermi の黄金律、第8部『時間依存摂動論とダイナミクス』の第1章)で計算し、レートを流束で割る。方法 (A) の最低次近似(Born 近似)と同じ答えを与えることを確かめ、両者が同じ物理の別の顔であることを見る。

第1章のまとめ

散乱の言葉は断面積:dσ/dΩ=dN/(jindΩ)\mathrm{d}\sigma/\mathrm{d}\Omega=\mathrm{d} N/(j_{\rm in}\mathrm{d}\Omega)、次元は面積。理論の仕事は V(r)V(\bm{r}) から dσ/dΩ\mathrm{d}\sigma/\mathrm{d}\Omega を予言すること。道具は「散乱境界条件つきの定常状態」(本流)と「黄金律」(摂動的な近道)の2系統で、両者は Born 近似で合流する。

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