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Elettrodinamica classica/Azione d'interazione campo-particella

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Indice del libro

Vogliamo ora riprodurre i termini d'interazione campo-particella, ossia vogliamo riprodurre le equazioni di Maxwell nella forma μFμν=jν. Supponiamo che jν sia una sorgente esterna, cioè non dipendente dai campi, tale che νjν=0. Dobbiamo dunque aggiungere alla lagrangiana dei campi liberi il termine jνAν:

=14FμνFμνjνAν

Infatti:

δI=14δFμνFμνd4xδjνAνd4x==μFμνδAνd4xjνδAνd4x

ove l'ultimo passaggio è dovuto al fatto che jν non dipende dai campi, e quindi la variazione agisce solo su Aν. Pertanto:

δI=0 δAνμFμνjν=0μFμν=jν

Si potrebbe obiettare che si è aggiunto a un termine contenente direttamente Aν. In realtà ciò non ha effetti sulle equazioni del moto; se infatti effettuiamo la trasformazione di gauge AνAν+νΛ si ha:

=jννΛ=ν(jνΛ)

e dunque poiché è invariante di gauge a meno di quadridivergenze, l'azione è invariante di gauge.