Streuoperator

Streu|operator,

 

Quantenmechanik: ein linearer unitärer Operator S, der bei einem zwischen Elementarteilchen aufgrund ihrer Wechselwirkung stattfindenden Streuprozess die vor Eintritt des Streuprozesses vorliegenden Zustandsvektoren |i > des Systems in die danach geltenden Zustandsvektoren |f > abbildet. Dabei können auch Teilchen neu entstanden oder vernichtet worden sein. In der S-Matrix-Theorie wird der Streuoperator durch eine Matrix, die von W. Heisenberg 1943 eingeführte S-Matrix (Streumatrix), dargestellt. Die Matrixelemente S_fi = em>f | S | i > der Streumatrix werden mit den möglichen Zustandsvektoren |i > beziehungsweise |f > eines das mikrophysikalische System samt Wechselwirkung für die Zeiten t → — ∞ beziehungsweise t → + ∞ beschreibenden Hamilton-Operators gebildet. Das Quadrat des Absolutbetrages eines Nichtdiagonalelementes S_fi (f ≠i) ist gleich der Übergangswahrscheinlichkeit w_fi zwischen zwei möglichen Zuständen des Systems. Es gibt nur dann nicht verschwindende Matrixelemente, wenn Gesamtenergie und Gesamtimpuls in beiden Zuständen übereinstimmen, d. h. beim Streuprozess erhalten bleiben. Die Reihenentwicklung des Streuoperators mithilfe der Störungstheorie ist wichtig für Berechnungen im Rahmen der Quantenfeldtheorie, insbesondere der Quantenelektrodynamik.