問題 6-3 の解答例

Feynman-Hibbs cover

Problem 6-3
For a free particle, Eq. (4-29) reduces to

(6-20)itbK0(b,a)+22m2xb2K0(b,a)=iδ(tbta)δ(xbxa)

Show, from this result and Eq. (6-19), that the kernel KV satisfies the differential equation
(6-21)itbKV(b,a)+22m2xb2KV(b,a)V(b)KV(b,a)=iδ(tbta)δ(xbxa)


(解答) 原書及び訳本では式 (6-21) の左辺第 3 項の符号が + となっているが, これは明らかにミスプリと思われるので修正しておく (校訂版では, 両辺を i で割った形に書き換えてある).
KV(b,a) は式 (6-19) から dτc=dxcdtc として次であった:

(1)KV(b,a)=K0(b,a)idτcK0(b,c)V(c)KV(c,a)

この式 (1) の両辺に演算子 (/i)/tb を作用させ, 問題文中の式 (6-20) 及び デルタ関数の性質を用いると,
itbKV(b,a)=itbK0(b,a)itatbdtcdxc{itbK0(b,c)}V(xc,tc)KV(c,a)=itbK0(b,a)itatbdtcdxc[22m2xb2K0(b,c)+iδ(xbxc)δ(tbtc)]V(c)KV(c,a)=itbK0(b,a)+itatbdtcdxc{22m2xb2K0(b,c)}V(c)KV(c,a)+tatbdtcdxcV(xc,tc)KV(c,a)δ(tbtc)δ(xbxc)(2)=itbK0(b,a)+idθc{22m2xb2K0(b,c)}V(c)KV(c,a)+V(b)KV(b,a)

次に式 (1) の両辺に演算子 (2/2m)2/xb2 を作用させると,
(3)22m2xb2KV(b,a)=22m2xb2K0(b,a)idτc{22m2xb2K0(b,c)}V(c)KV(c,a)

以上の結果式 (2) と式 (3) とを足し合わせると,
itbKV(b,a)+22m2xb2KV(b,a)=itbK0(b,a)+idθc{22m2xb2K0(b,c)}V(c)KV(c,a)+V(b)KV(b,a)+22m2xb2K0(b,a)idθc{22m2xb2K0(b,c)}V(c)KV(c,a)=itbK0(b,a)+22m2xb2K0(b,a)+V(b)KV(b,a)(4)=iδ(tbta)δ(xbxa)+V(b)KV(b,a)

ただし, 最後の式変形は問題文の式 (6-20) を利用している.以上から,
(5)itbKV(b,a)+22m2xb2KV(b,a)=iδ(tbta)δ(xbxa)+V(b)KV(b,a)

この結果式 (5) は, 問題で提示すべき式 (6-21) に等価である.