Rosen-MorseⅡ势函数的Klein-Gordon方程和Dirac方程束缚态的精确解

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Neumann边条件无电容效应Sine-Gordon系统的动力学

Neumann边条件无电容效应Sine-Gordon系统的动力学

文章编号:1000-1506(2001)03-0041-03Neumann 边条件无电容效应Sine-gordon 系统的动力学刘迎东,何卫力(北方交通大学理学院,北京100044)摘要:证明当扩散系数适当大时Neumann 边条件下无电容效应的Sine-gordon 系统全局吸引子是一条不变曲线,系统在其上的行为类似于圆周上的保向同胚.关键词:全局吸引子;不变曲线;保向同胚中图分类号:O175.2文献标识码:ADynamics of Sine-gordon System Without CapacitanceEffect Under Neumann Boundary ConditionLIU Ying-dong ,HE Wei-li(CoIIege of Sciences ,Northern Jiaotong University ,Beijing 100044,China )Abstract :In this paper we prove that the gIobaI attractor for the Sine-gordon system without capacitance effect under Neumann boundary condition is an invariant curve.The behavior of the system on the curve is Iike the orientation preserving homeomorphism on a circIe.Key words :gIobaI attractor ;invariant curve ;orientation preserving homeomorphism1问题的提出在前文[1]讨论了狄氏边条件下无电容效应的Sine-gordon 系统的动力学,本文继续讨论Neumann 边条件下它的动力行为,将证明此时全局吸引子是一条不变曲线,系统在其上的行为类似于圆周上的保向同胚.此时边条件变成了 U i n !X R+=0.记E =(L 2(!))n , · 为E 中范数.设f i (x ,I ) C (R +,L 2(!))并且f i 关于I 以T 为周期.显然-C 是扇形算子,并且C 可生成强连续半群{e CI }I 0.G (I ,U ):R +X E E 关于U 一致Lip 连续.Lip 常数为".相应的积分方程为:U (I )=e CI U 0+Ie C (I -#)G (#,U (#))d #.定义1积分方程的连续解称为温和解.原问题存在唯一温和解U C (R +,E )[2].定义S (I )U 0=U (I ,U 0),U (I ,U 0)是初值为U 0的温和解,由周期性{S (NT )}N 0构成离散半动力系统.根据不可约弱耦合拟增椭圆组的特征值性质,-C 存在主特征值[3].因为-C 的所有特征值大于等于0,而易知0确为一个特征值,故0为主特征值,其对应主特征向量为(1,1,…,1).由算子扰动理论易知:引理1-C 是非负自伴算子,其特征值为0=$0<$1 $2 … $m …,当m + 时,$m + 且0为主特征值.收稿日期:2000-08-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(19971004)作者简介:刘迎东(1971—),男,河北高阳人,讲师,博士.email :Iiuyingdong@第25卷第3期2001年6月北方交通大学学报JOURNAL OF NORTHERN JIAOTONg UNIVERSITY VoI.25No.3Jun.2001设主特征值0的主特征向量(l ,l ,…,l )生成的线性子空间为E l ,记 U =lI !I J!E Ii =lU i (x )c x ,记E 2={U E IU =0},则E =E l E 2.显然E l 、E 2都是C 的不变子空间,并且V U E 2〈CU ,U 〉<-"〈U ,U 〉.!吸收集定义!称B ={p +g E I p E l ,g E 2, g <r }为E 中半径为r 的伪球.显然,G (I ,U )在E 中一致有界,记为c.定理"设B 0为E 中伪球,半径为c /"l ,则V I >0,S (I )B 0c B 0,并且B 0吸引E 中任意有界集.证明V U 0 E ,记U (I )=S (I )U 0,则U (I )满足:U (I )=e CI U 0+JIe C (I -#)G (#,U (#))c #.设E 到E l 的投影算子为P ,到E 2的投影算子为O ,则OU(I )=e CI OU 0+JIe C (I -#)OG (#,U (#))c #,OU (I ) < e CIO OU 0 +JI0 eC(I -#)O G (#,U (#) c #<e -"l I OU 0 +c "l(l -e -"l I ),V U D ((-C )l /2)= E ,定义 U E = U +(-C )l /2U ,则 E 为Banach 空间.记 E l =E l E , E 2=E 2 E.则有:定义#称集合 B ={p +g E I p E l ,g E 2, g E <r }为 E 中半径为r 的伪球.定理!存在 E 中一个伪球 B 0,半径为r l ,使得对任意E 中有界集B ,存在I l =I l (B )>0,当I >I l 时,S (I )B c B 0.证明c Uc I=CU +G (I ,U ),用O 作用后再与OU 作内积得〈O c U c I,OU 〉=〈COU ,OU 〉+〈OG (I ,U ),OU 〉,则c c I OU 2+ (-C )l /2OU 2<-"l OU 2+2 OG (I ,U ) OU <-"l 2OU 2+c.结合定理l 可知,任给E 中有界集B ,存在I 0=I 0(B )>0,当I >I 0、r >0时,JI +rI(-C )l /2OU 2c #<c .又有〈-CU ,Oc Uc I〉=〈-CU ,COU 〉+〈OG (I ,U ),-CU 〉,l 2c (-C )l /2OU 2c I <-l 2COU 2-"l 2 (-C )l /2OU 2+ OG (I ,U ) COU ,c (-C )l /2OU 2c I<-"l (-C )l /2OU 2+c.再由一致GrOnwall 不等式[4],即得结论.#锥性质定义$称Z ={p +g E I p E l ,g E 2, g < p }为E 的锥.定理#设"l >4$,则V x 0、y 0 E.(l )如果y 0-x 0 Z ,则S (I )y 0-S (I )x 0 Z ,V I >0.(2)如果存在I 0>0,使得S (I 0)y 0-S (I 0)x 0 Z ,则OS (I )y 0-OS (I )x 0 <e -"l I /2 O (y 0-x 0) ,0<I <I 0.证明记y (I )=S (I )y 0,x (I )=S (I )x 0,p (I )=P (y (I )-x (I )),g (I )=O (y (I )-x (I )).于是p (I ),g(I )分别满足:c pc I =P (G (I ,y (I ))-G (I ,x (I ))p (0)=P(y 0-x 0{),c gc I =Cg +O(G (I ,y (I ))-G (I ,x (I )))g (0)=O(y 0-x 0{),所以c c I( g 2- p 2)<-2"l g 2+2$( p 2+ g 2)+4$ p g .24北方交通大学学报第25卷由条件O 1>4B 知当 p = g 时,dd t ( g 2- p 2) (-2O 1+8B ) g 2 0,这表明如果y 0-x 0 Z ,则y (t )-x (t ) Z.若存在t 0>0,使y (t 0)-x (t 0) Z ,则y (t )-x (t ) Z ,0<t t 0.即 g (t ) > p (t ) ,0<t t 0.因此有d d tg (t ) 2 -O 1 g (t ) 2,即 g (t ) e -O 1t /2 g (0) ,0<t t 0.!不变曲线以下记T 0=(1,1,…,1),p 0=21T 0.定义"设@是从E 1到E 2的Lip 映射,Lip 常数为1,即 p 1、p 2 E 1, @(p 1)-@(p 2) p 1-p 2,称@对应的曲线l ={p +@(p )I p E 1}为E 中的水平曲线,如果@还满足@(p +p 0)=@(p ), p E 1,则称l 为限制水平曲线.定理!N >0,S (NT )把水平曲线映成水平曲线,把限制水平曲线映成限制水平曲线.令H =[0,21]·T 0,则H 是E 1中的有界闭集.令M ={@I @是H E 2的连续映射,@(0)=@(p 0)},M 中加法和数乘按通常逐点意义下定义,范数定义为 @ =max p H @(p ) ,于是M 成为Banach 空间,记^M ={@I @ M , @(p 1)-@(p 2) p 1-p 2 , @ r 1},r 1是伪球B 0的半径.当t 0>t 1(B 0)时,S (t 0)B 0 B 0,对充分大的N ,构造^M ^M 的映射^S (NT )如下:^S (NT )@=1-1S (NT )1@,1是^M 到M 的自然的一一映射,易知^S (NT )为紧的,由Schauder 不动点定理,^S (NT )至少有一个不动点.定理"设O 1>4B ,则对充分大的N ,映射S (NT )有一条不变限制水平曲线l ,即S (NT )l =l.引理#设l 是S (NT )的不变曲线,U 是l 的E 邻域,则存在常数M 0>0,使 y 0 B 0(半径为c /O 1的伪球),当M >M 0时,S (MNT )y 0 U.设l 是S (NT )的不变曲线,l'是S ((N +1)T )的不变曲线.引理$l 即为l'.再由S ((N +1)T )l =S (NT )l ,得S (T )l =l ,即S (T )有不变曲线l ,并且由吸引性,l 唯一."保向同胚设l ={p +@(p )I p E 1},定义K :E 1 l 为p p +@(p ),这样S (T )在l 上的作用诱导出一个R 上的映射F :F (T )=G -1K -1S (T )K G ,其中G 是由G (t )=21t T0定义的算子,并且!F (t +1)=F (t )+1,"F 是严格单调增加的.引理!S(T )的旋转数V =Iim I F I(t )I存在,且极限值与t R 无关.F (t )可看成圆周上一个保向同胚的提升.通过旋转数V 可研究F (t ).定义F(t )的广义周期点如下:若存在I 、m Z ,I 1,使得F I(t )=t +m ,其中I 取有这种性质的最小的自然数,则称t 为(I ,m )型周期点.旋转数为有理数等价于存在广义周期点,旋转数为无理数等价于不存在广义周期点.如果l 模21T 0构成一个拓扑圆,则S (T )在其上作用为保向同胚[5].参考文献:[1]刘迎东,何卫力.狄氏边条件无电容效应的Sine-gordon 系统的动力学[J ].北方交通大学学报,2001,25(1):108-110.[2]Pazy A.Semigroup of Linear Operators and AppIications to PartiaI DifferentiaI Eguations [M ].BerIin :Springer-verIag ,1983.113-121.[3]Liu Yingdong ,Li Zhengyuan.The PrincipaI EigenvaIue of PeriodicaI Reaction-diffusion System with Time DeIay [J ].Beijing Mathematics ,1997,3(1):143-149.[4]Temam R.Infinite-dimensionaI DynamicaI Systems in Mechanics and Physics [M ].BerIin :Springer-verIag ,1988.88-89.[5]张筑生.微分动力系统原理[M ].北京:科学出版社,1985.27-52.34第3期刘迎东等:Neumann 边条件无电容效应Sine-gordon 系统的动力学Neumann边条件无电容效应Sine-Gordon系统的动力学作者:刘迎东, 何卫力作者单位:北方交通大学理学院,刊名:北方交通大学学报英文刊名:JOURNAL OF NORTHERN JIAOTONG UNIVERSITY年,卷(期):2001,25(3)1.刘迎东;何卫力狄氏边条件无电容效应的Sine-Gordon系统的动力学[期刊论文]-北方交通大学学报 2001(01)2.Pazy A Semigroup of Linear Operators and Applications to Partial D ifferential Equations 19833.Liu Yingdong;Li Zhengyuan The Principal Eigenvalue of Periodical Reaction-diffusion System with Time Delay 1997(01)4.TEMAM R Infinite-dimensional Dynamical Systems in Mechanics and P hysics 19885.张筑生微分动力系统原理 1985引用本文格式:刘迎东.何卫力Neumann边条件无电容效应Sine-Gordon系统的动力学[期刊论文]-北方交通大学学报 2001(3)。

klein判别法

klein判别法

klein判别法摘要:1.概述Klein 判别法2.Klein 判别法的原理3.Klein 判别法的应用4.Klein 判别法的优缺点正文:1.概述Klein 判别法Klein 判别法是一种用于判断线性时不稳定系统的稳定性的方法,由德国数学家Klein 于1878 年提出。

该方法主要适用于二阶线性微分方程,通过计算判别式的值来判断系统的稳定性。

Klein 判别法在数学、物理、工程等领域有广泛的应用。

2.Klein 判别法的原理Klein 判别法的原理基于二阶线性微分方程的特征方程。

对于二阶线性微分方程ax^2 + bx + c = 0,其特征方程为r^2 + br + c = 0。

根据求根公式,当判别式Δ = b^2 - 4ac > 0 时,方程有两个不等实根,表示系统不稳定;当Δ = 0 时,方程有两个相等实根,表示系统处于临界状态;当Δ < 0 时,方程无实根,表示系统稳定。

3.Klein 判别法的应用Klein 判别法广泛应用于以下领域:(1)力学系统:在力学系统中,Klein 判别法可以用于判断振动系统的稳定性,例如弹簧振子、单摆等。

(2)电路系统:在电路系统中,Klein 判别法可以用于判断RC 电路、LC 电路等线性时不稳定系统的稳定性。

(3)生物学:在生物学中,Klein 判别法可以用于研究生物种群的动态变化,例如食物链中的生物数量变化等。

4.Klein 判别法的优缺点优点:(1)简单易懂:Klein 判别法原理简单,容易理解和掌握。

(2)适用范围广:Klein 判别法适用于二阶线性微分方程,可以解决许多实际问题。

缺点:(1)局限性:Klein 判别法仅能判断系统的稳定性,不能给出系统的具体稳定性指标。

(2)不适用于高阶系统:对于高阶线性微分方程,Klein 判别法不适用。

求解时间分布阶扩散方程的两个高阶有限差分格式

求解时间分布阶扩散方程的两个高阶有限差分格式

应用数学和力学,第 40 2019 年 7 月 1 日出版



期 Leabharlann Applied Mathematics and Mechanics Vol.40,No.7,Jul.1,2019
文章编号:1000⁃ 0887(2019)07⁃ 0791⁃ 10
ⓒ 应用数学和力学编委会,ISSN 1000⁃ 0887

h(
β
( l
1)


h(
β
( 2) l



25
Δβ4 × 135
h(4)( η) ,
η ∈ (0,1) .
1.2 时间离散
接下来考虑时间导数的离散.时间分布阶扩散方程的时间导数是 Caputo 型分数阶导数,为
了使构造的格式在时间方向达到三阶精度,本文采用一种离散左 Riemann⁃Liouville 分数阶导
1 准 备 工 作
1.1 数值积分
先介绍两个关键的数值积分公式:复化 Simpson 公式和复化两点 Gauss⁃Legendre 公式.设 J
是正整数,
Δβ = 1 / J, βl = lΔβ, l = 0,1,…,J;
βl+1/ 2
= (βl

βl+1)
/ 2,
β(1) l
而在文献13中他们又采用加权?平移的grnwald?let?nikov公式得到了求解分布阶扩散方程的两种高阶差分格式其收敛速率分别为o2h2197应用数学和力学第40卷第7期2019年7月1日出版appliedmathematicsandmechanicsvol40no7jul12019?收稿日期
= βl+1/ 2
- Δβ / 2

TheKlein-Gordonequation:克莱因戈登方程

TheKlein-Gordonequation:克莱因戈登方程
(24)
where the Lagrangian density satisfies the Euler-Lagrange equations of motions
(25)
such that the Euler-Lagrange equations of motion just give the Klein-Gordon equation (12) and its complex conjugate.
as the basic field equation of the scalar field.
The plane waves (10) are basic solutions and the field (9) is constructed by
a general superposition of the basic states.
Quantization
The challenge is to find operator solutions of the Klein-Gordon equation (12) which satisfy eq. (28). In analogy to the Lagrange density (24) , the hamiltonian is
Lecture 8
The Klein-Gordon equation
WS2010/11: ‚Introduction to Nuclear and Particle Physics‘
The bosons in field theory
Bosons with spin 0
scalar (or pseudo-scalar) meson fields
(23)

Sine-Gordon方程的混合有限体积元方法及数值模拟

Sine-Gordon方程的混合有限体积元方法及数值模拟
sine—Gordon方 程是一 类非 常重要 的非线 性发 展方 程,可 以用来描 述许 多物 理 问题 ,在 固体物 理学 、 电磁 学 、非 线性 光学 等 科学 领域 有 着广 泛 的应 用 ,特 别地 ,超 导 体研 究 中 的 Josephson结 模型 [ ]就 可 以用阻 尼 sine—Gordon方 程来描 述 .近 年来许 多数值 方法 被用来 求 解 sine—Gordon方 程,例 如 :文献 『2]构造 了最低 阶非协 调有 限元 格式 ,文 献 [3】够 造 了一类 辛格式,文献 [4]研究了 日1一Galerkin混合有限元方法,文献 [5]研 究了变分迭代方法,文 献 【61构造了四阶紧致有限差分格式,文献 【71研究了齐次 Neumann边界条件下的预测校正 格式 ,文 献 f81研究 了紧致有 限 差分方 法和 DIRKN 方法 .本 文研 究了 Dirichlet边 界条件 和 Neumann边界条件下 sine.Gordon方程 (1.1)的混合有限体积元方法.
for Young Talents of Science and Technology in U niversities of Inner M ongolia Autonom ous
Region(NJYT一17-A07) 通 讯作者
396
数 学 物 理 学 报
Vo1.38A
其 中区 域 Q = (a,b),J= (0,T1,0<T <。。.参数 是耗散 项 ,且 0.当 =0时 ,方程 (1.1)称为是无阻尼 sine-Gordon方程,当 >0时,称为是阻尼 sine-Gordon方程.假设函 数 f(x,t)和初 始 函数 U0( ),Ⅱl(z)是 充分光 滑的 .
U a,t)=札 (b,t)=0,t∈J

柯尔莫哥洛夫向前方程

柯尔莫哥洛夫向前方程

柯尔莫哥洛夫向前方程柯尔莫哥洛夫向前方程是一种具有重要生物学价值的数学方程,它被广泛用于生物学、医学、经济学等领域,探究不同系统的发展趋势。

它的发明人、俄罗斯博士后研究员Vladimir A. Kolmogorov (1903-1987)的出生地莫斯科市南郊的科尔莫哥洛夫镇,因此给这个数学方程取名为柯尔莫哥洛夫向前方程。

柯尔莫哥洛夫向前方程是一种瞬时的显式函数,用于表示某一系统在某一时刻的发展趋势。

它是一种高维微分方程,采用非线性变换,描述系统在时间上面的演变。

它主要用于研究复杂的动态系统,如生物学、神经科学、化学、经济学等等。

比如,它可以用来研究脑神经网络的发展趋势,以及多细胞的细胞外分布特性。

柯尔莫哥洛夫向前方程是一种特殊的参数化方程,具有非线性性质,可以描述任何类型的复杂系统,从而变换实际系统的状态。

柯尔莫哥洛夫向前方程有三种形式:一维、二维和三维。

一维柯尔莫哥洛夫向前方程,即一元柯尔莫哥洛夫方程,用来描述瞬时状态的变化,是柯尔莫哥洛夫向前方程的一种特殊形式。

它的数学形式如下:$$frac{partial f(x,t)}{partial t} + v(x,t)cdotabla f(x,t) = D(x,t) cdotabla^2 f(x,t) + G(x,t,f)$$其中,$x$和$t$分别表示时间和空间维度,$f(x,t)$表示某系统的状态,$v(x,t)$表示系统的速度,$D(x,t)$表示空间方向上的扩散系数,$G(x,t,f)$表示系统变化中非线性因素带来的影响。

在一元柯尔莫哥洛夫方程中,参数$v(x,t)$表示系统的速度,因此也叫做瞬态速度方程。

二维柯尔莫哥洛夫向前方程,即二元柯尔莫哥洛夫方程,用来描述二维空间中系统的状态变化,是柯尔莫哥洛夫向前方程的一种特殊形式。

它的数学形式如下:$$ frac{partial f(x,y,t)}{partial t} +v_x(x,y,t)cdotfrac{partial f(x,y,t)}{partial x} +v_y(x,y,t)cdotfrac{partial f(x,y,t)}{partial y}= D_x(x,y,t)cdotfrac{partial^2 f(x,y,t)}{partial x^2} + D_y(x,y,t)cdotfrac{partial^2 f(x,y,t)}{partial y^2} +G(x,y,t,f)$$其中,$x$和$y$分别表示横向和纵向的空间维度,$t$代表时间,$f(x,y,t)$表示某系统的状态,$v_x(x,y,t)$和$v_y(x,y,t)$分别表示横向和纵向的速度,$D_x(x,y,t)$和$D_y(x,y,t)$分别表示横向和纵向的扩散系数,$G(x,y,t,f)$表示系统变化中非线性因素带来的影响。

Klein-Gordon方程的困难与Dirac方程的建立

Klein-Gordon方程的困难与Dirac方程的建立

Klein-Gordon方程的困难与Dirac方程的建立
李继弘
【期刊名称】《思茅师范高等专科学校学报》
【年(卷),期】2007(023)003
【摘要】文中分析了Klein-Gordon方程在应用于微观粒子时所出现的负几率和负能量困难,阐明Dirac方程的建立可以避免方程所带来的负几率困难,同时揭示了Dirac方程中算符(α^)和(β^)的代数性质及其矩阵表示.
【总页数】3页(P44-46)
【作者】李继弘
【作者单位】西北师范大学物理与电子工程学院,甘肃兰州730070;陇东学院物理与电子工程学院,甘肃庆阳745000
【正文语种】中文
【中图分类】O413.1
【相关文献】
1.将Dirac方程组的初值问题转化为Klein-Gordon方程组的初值问题 [J], 黄乘规
2.N-维无限深球势阱中Klein-Gordon方程和Dirac方程的解 [J], 赵静;曲晓英
3.具有指数型标量势和矢量势的Klein-Gordon方程和 Dirac方程的束缚态 [J], 郭建友;周俊青
4.具有Kratzer型标量势与矢量势的Klein-Gordon方程和Dirac方程的束缚态[J], 郭建友;徐辅新
5.具有无反射型势的Dirac方程和Klein-Gordon方程的散射态 [J], 孙国耀;陈昌远
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第七章正则方程

第七章正则方程

H px x py y pzz L
1 2m
( px2
p
2 y
pz2 )
k 2
(x2
y2
z2)
将H代入正则方程中,得到质点的动力学方程:
x
H px
px m
,
y
H py
py , m
z
H
pz
,
pz m
p x
H x
kx
p y
H y
ky
p z
H z
kz
m x kx 得到质点的运动微分方程 m y ky
1
L dt t
由于 q , p , t 相互独立的, 所以
q
p
H p H
q
( 1,2,, s)
——- 哈 密顿 正 则方 程 ,它 是一阶微分方程,且形式对 称.
和 H L 不是动力学方程 t t
说明如果L不显含时间, H也不显含时间.
q
H p
p
H q
( 1,2,, s)
结合初始条件,得到描述力学 系统运动状态的运动方程:
2s个广义坐标 q , 1,2,s 和广义动量 p , 1,2,s,
统称为正则变量。
由2s个 q , p 组成的2s维空间称为相空间。相空间中 的一个点(相点)代表系统在某时刻的运动状态.在 相空间中, 利用正则方程可对力学系统进行定性的几 何研究,尤其是对非线性系统在解析求解困难时.
正则方程的意义:它结构简单对称,为后续的力学发展 (如泊松括号、正则变换、哈密顿-雅可比方程等理论) 奠定基础;在数学上,正则方程是一阶微分方程,有 利用计算机数学软件对非线性系统的运动作数值计算。
T2
V
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Key words Klein-Gordon equation, Dirac equation, bound state, exact solution, Rosen-Morse
potential
1
Introduction
It is well known that exact energy eigenvalues
+ B (E + m) tanh(αr) + (16)
The ground state wave function u0 (r) can be written
(α − Q1 )Q1 sech2 (αr), V− (r) = Q2 1+ B (E + m) Q1
2
+ B (E + m) tanh(αr) − (17)
where W (r) is super potential in the super symmetric quantum mechanics. Substituting the ground state function into Eq. (5), we obtain an equation about the ground state energy, namely W2− dW = (E + m) A(A + α) × dr tanh(αr) + B A(A + α)
(8)
Substituting the expression Eq. (8) into Eq. (7), we obtain three equations as follows: − B 2 (E + m) − αQ1 + Q2 2 + λ0 = 0 , A(A + α) −2B (E + m) + 2Q1 Q2 = 0 , −A(A + α)(E + m) + αQ1 + Q2 1=0. (9) (10) (11)
2 2
−α +
1
× (14)
cosh(αr) 2 −

α2 +4A(A+α)(E +m) 2α
.
By solving Eq. (9), the corresponding ground state energy is obtained by λ0 = B 2 (E + m) B (E + m) + αQ1 − A(A + α) Q1
2
Because of the limit of radial wave function boundary condition, we solve Eq. (10) and Eq. (11), and obtain 1 A + α)(E + m) , 4 α2 Q2 = B (E + m) . Q1 (12)
taken, the Klein-Gordon equation with the special potential is
[9] 2
[p2 − (E − v (r ))2 ] ψ = − [m + s(r )] ψ ,
(2)
where p is the momentum operator, E and m are the energy and mass of the particle, v (r ) is the vector potential, and s(r ) is the scalar potential, they are equal to V (r)/2. To find the corresponding relativistic quantum mechanical behavior, we solve Eq. (2) in spherical coordinate. The radial part is 1 ∂ (rR(r)) + (E 2 − m2 ) − r ∂ r2
2 [7] [6]
is V (r), i.e.,
has solved the Klein-Gordon equation and the Dirac
B + A(A + α) tanh2 (αr)+2B tanh(αr), V (r) = A(A + α) (1)
Received 5 December 2006, Revised 23 January 2007 * Supported by Natural Science Basic Research Plan in Shaanxi Province of China (2005A22) and NSF of the Education Bureau of Shaanxi Province of China (O5JK238) 1) E-mail: apzhang163@ 2) E-mail: qwcqj@
2
B d u(r) − (E + m) + A(A + α) tanh2 (αr)+ 2 dr A(A + α) 2B tanh(αr) u(r) = λu(r). (5)
.
(15)
Uniting Eq. (8), Eqs. (12) and (13), we can obtain the partner potentials B (E + m) Q1
2
To solve Eq. (5) we apply the supersymmetric quantum mechanics and shape invariance approach in the fashion of u0 (r) = exp − W (r)dr , (6)
[10, 11]
.
V+ (r) = Q2 1+
(13)
(E + m)V (r) −
l(l + 1) R(r) = 0 . r2
(3)
Then the ground state function can be expressed as u0 (r) = exp 2B (E + m) α + 4A(A + α)(E + m)
2
When r tends towards infinity, the radial wave function is equal to zero, and R(r) is finite at r = 0, so we can set R(r)r = u(r) . (4) For s wave, l = 0, using the relation λ = E 2 − m2 , accordingly, Eq. (3) has been transformed into
where A, B , and α are constant, and α is a regular scale factor. The authors
[8]
have solved the Schr¨ o-
dinger equation for more general Rosen-Morse potential. Unfortunately, so far the solutions of the KleinGordon and the Dirac equations with Rosen Morse potential have not yet been solved. In this paper, we assume that the scalar potential s(r ) equals to the vector potential v (r ) and solve the Klein-Gordon as well as the Dirac equations with Rosen-Morse potential by using supersymmetric and shape invariance method, and obtain the energy equations of the bound state. In the case of tanh µ = B/A(A + α) and d = 1/α, a kind of special potential about RosenMorse potential is discussed, and we obtain such a result that the harmonic potential is the limit of the potential, and when B/A(A + α) = 0, the potential becomes V0 tanh2 (r/d) potential, with which Qiang equation. Our result is similar to Qiang’s.
31 2007
11 11 HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS
Vol. 31, No. 11 Nov., 2007
Exact Bound Solution of the Klein-Gordon Equation and the Dirac Equation with Rosen-Morse
[1—5]
.
With the exception of the Harmonic Oscillator and Coulomb potential, Rosen-Morse potential is an exact solvable potential; this potential is of possible interest to quark physics so far as it captures the essentials of the QCD quark-gluon dynamics . RosenMorse potential
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