ИНСТАНТО́Н

ИНСТАНТО́Н (англ. instant – мгно­ве­ние), осо­бый вид флук­туа­ции кван­то­во­го по­ля в ва­куу­ме, удов­ле­тво­ряю­щей клас­сич. урав­не­ни­ям дви­же­ния; од­но из важ­ней­ших по­ня­тий кван­то­вой тео­рии по­ля (КТП), ис­поль­зуе­мое в фи­зи­ке эле­мен­тар­ных час­тиц и в фи­зи­ке кон­ден­си­ров. со­стоя­ния ве­ще­ст­ва. Фи­зи­че­ски И. свя­за­ны с про­цес­са­ми кван­то­во­ме­ха­нич. тун­не­ли­ро­ва­ния под по­тен­ци­аль­ным барь­е­ром (см. Тун­нель­ный эф­фект). И. в КТП бы­ли от­кры­ты А. А. Бе­ла­ви­ным и А. М. По­ля­ко­вым в 1975; тер­мин «И.» ввёл в 1976 Г. Хофт, внёс­ший важ­ный вклад в изу­че­ние свойств И. Фи­зич. ин­тер­пре­та­цию И. как тун­нель­но­го пе­ре­хо­да дал В. Н. Гри­бов.

И., как лю­бой под­барь­ер­ный пе­ре­ход, опи­сы­ва­ет­ся ма­те­ма­ти­че­ски как тра­ек­то­рия час­тиц или по­лей в мни­мом (евк­ли­до­вом) вре­ме­ни, в ре­аль­ном же вре­ме­ни пе­ре­ход про­ис­хо­дит очень бы­ст­ро (от­сю­да назв.). И. в КТП пред­став­ля­ет со­бой ло­ка­ли­зо­ван­ное в про­стран­ст­ве и в мни­мом вре­ме­ни клас­сич. ре­ше­ние не­ли­ней­ных урав­не­ний по­ля, об­ла­даю­щее ко­неч­ным дей­ст­ви­ем и, как пра­ви­ло, не­три­ви­аль­ны­ми то­по­ло­гич. свой­ст­ва­ми. И. вы­гля­дит как ло­ка­ли­зо­ван­ная «псев­до­час­ти­ца» или со­ли­тон в про­стран­ст­ве на од­ну раз­мер­ность боль­ше, чем рас­смат­ри­вае­мая. Напр., для обыч­но­го трёх­мер­но­го про­стран­ст­ва И. пред­став­ля­ет со­бой че­ты­рёх­мер­ную «псев­до­час­ти­цу». И. яв­ля­ют­ся «род­ст­вен­ни­ка­ми» та­ких объ­ек­тов, как вих­ри в сверх­те­ку­чем ге­лии и сверх­про­вод­ни­ках и до­мен­ные стен­ки в фер­ро­маг­не­ти­ках, ко­то­рые так­же яв­ля­ют­ся ре­ше­ния­ми клас­сич. урав­не­ний дви­же­ния с не­три­ви­аль­ны­ми то­по­ло­гич. свой­ст­ва­ми.

Со­глас­но кван­то­вой ме­ха­ни­ке, ам­пли­ту­да ве­ро­ят­но­сти то­го, что про­изой­дёт флук­туа­ция по­ля в ви­де И., про­пор­цио­наль­на $\text{exp}(–S/ℏ)$, где $S$ – дей­ст­вие на под­барь­ер­ной клас­сич. тра­ек­то­рии по­ля, $ℏ$ – по­сто­ян­ная План­ка. Т. о., ес­ли дей­ст­вие $S$ ко­неч­но (дей­ст­вие пред­став­ля­ет со­бой ин­тег­рал по вре­ме­ни от ла­гран­жи­а­на кван­то­вой си­сте­мы), то ин­стан­тон­ные флук­туа­ции по­ля про­ис­хо­дят с не­ну­ле­вой ве­ро­ят­но­стью, по­это­му их не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать во всех слу­ча­ях, ко­гда КТП име­ет клас­сич. ре­ше­ния с ко­неч­ным дей­ст­ви­ем. Дей­ст­вие $S$ обыч­но об­рат­но про­пор­цио­наль­но кон­стан­те взаи­мо­дей­ст­вия (кон­стан­те свя­зи) в КТП, по­это­му эф­фек­ты И. от­сут­ст­ву­ют в лю­бом по­ряд­ке стан­дарт­ной тео­рии воз­му­ще­ний по кон­стан­те взаи­мо­дей­ст­вия.

И. при­во­дят к яв­ле­ни­ям, ко­то­рые не­воз­мож­но объ­яс­нить в рам­ках тео­рии воз­му­ще­ний. В ча­ст­но­сти, в кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ке флук­туа­ции ти­па И. ис­пы­ты­ва­ют по­ля глюо­нов. Учёт И. по­зво­ля­ет объ­яс­нить спон­тан­ное воз­ник­но­ве­ние ди­на­мич. мас­сы у лёг­ких квар­ков, а так­же на­ру­ше­ние Гол­д­сто­уна тео­ре­мы для ней­траль­но­го псев­до­ска­ляр­но­го $η′$-ме­зо­на. В стан­дарт­ной мо­де­ли И. при­во­дят к прин­ци­пи­аль­ной воз­мож­но­сти не­со­хра­не­ния по от­дель­но­сти чис­ла ба­рио­нов и леп­то­нов.

Флук­туа­ции по­лей ти­па И. иг­ра­ют также важ­ную роль в су­пер­сим­мет­рич­ных мо­де­лях объ­е­ди­не­ния всех фун­да­мен­таль­ных взаи­мо­дей­ст­вий, в кван­то­вой тео­рии гра­ви­та­ции и в фи­зи­ке кон­ден­си­ро­ван­но­го со­стоя­ния ве­ще­ст­ва.