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에스행렬이론(S-matrix theory)

행렬을 사용하여 소립자(素粒子)의 산란(散亂)·발생과 다른 입자로의 붕괴 등의 현상을 연구하는 이론. 소립자의 여러 가지 반응을 양자론적(量子論的)으로 기술하려면 이들 반응이 일어나기 훨씬 이전의 상태(초기상태)가 주어졌을 때 반응 후 시간이 경과하고나서 어떠한 최종상태로 변화했는지를 알면 된다.


이것은 여러 가지 초기상태를 가능한 여러 최종상태로 변환하는 행렬을 구하는 것과 같다.


가장 간단한 반응은 입자의 산란이므로 이것을 산란행렬이라고 할 때도 있다.


상태의 운동방정식을 풀면 S행렬도 알지만 상태의 시간적 추이의 상세한 양자론적 기술에 의하지 않고 유니터리 연산자일 것, 반응이 인과율(因果律)을 따를 것, 상대성이론에 반하지 않을 것 등 S행렬이 일반적으로 만족시켜야 하는 조건만으로도 소립자의 반응에 관한 몇 가지 유용한 관계식이 유도된다.


광학정리(光學定理)나 분산공식(分散公式) 등이 그 예이다.


이러한 관계식은 실험으로 알 수 있는 양과 직접 결부되기 때문에 이론의 타당성을 검증하는 데 유용하다.


소립자반응을 S행렬로 기술하는 연구나 S행렬의 수학적 성질에 관한 연구 등을 총칭하여 S행렬이론이라고 하지만 S행렬의 개념은 W. 하이젠베르크에 의해 처음으로 제기되었다.



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