我假设你对拉格朗日力学有些了解。
在场论中——无论是经典的还是量子力学的——耦合常数是出现在拉格朗日函数中的一些数值因子。
耦合常数最简单的例子是谐振子的弹簧常数k:
值得注意的是,耦合常数一般可以是一个矩阵,就像在几个耦合弹簧的情况下一样。
当我们研究(相对论)场论时,我们有三种耦合常数:
- 质量
- 自相互作用强度
- 不同场(电荷)之间的相互作用
质量量化了它需要多少能量来创建一个新的粒子,并出现在二阶拉格朗日项中,例如:mϕ2
自相互作用耦合本质上和质量是一样的,除了它以3阶以上的形式出现。
电荷是场之间的相互作用,就像我们最熟悉的例子,电磁。在标量电动力学情况下,它表现为:
其中“e”是电荷。
一个有趣的事实是,在粒子物理(和许多其他理论)的背景下,耦合常数根本不是“常数”,谁的大小是相互作用能量(或尺度)的函数。
例如,在高能碰撞中探测到的电子的电荷可能比在低能量相互作用中观测到的电荷大得多。
这归因于这样一个事实:从量子力学的角度来看,电子被虚拟的电子-正电子对所包围,这些电子对倾向于“屏蔽”“真实”电子的电荷,使其在大空间尺度上变小。当电子与高能粒子碰撞时,该粒子将能够接近“真实的”电子,并“感受到”比你通常能感受到的更大的电荷。