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Abstract

The causality and mass-spectral conditions are used to derive analytic properties of two-particle transition amplitudes as functions of energy and momentum transfer. While the complete double-dispersion representation cannot be proved from these postulates alone, it is shown that, within a certain domain in the space of two complex variables, the only singularities are the expected poles and cuts along the real axis. This domain surrounds the low-energy physical region. The proof is restricted to the scattering of the lightest particles in the theory. As long as no attempt is made to find the largest possible domain, the calculations are not very difficult. The domain of analyticity can then be extended by the unitarity condition. The magnitude of the extension is not very large, but the new domain differs from the old in including part of the region in which the two-dimensional spectral functions are non-zero. We only use the unitarity condition below the threshold for inelastic processes; if such processes could also be treated and the unitarity condition used at higher energies, it seems possible that the domain could be extended arbitrarily far. In the present results, the boundary of the domain of analyticity is sufficiently far from the low energy region to justify the analytic properties assumed in applications of the double-dispersion representation. Other results that can be proved are that partial-wave amplitudes are analytic functions of the energy in a certain region, that the determination of coupling constants by extrapolation in the angle is valid if the energy is not too high, and that ordinary dispersion relations are true over a slightly larger range of momentum transfer than had previously been established.
Le condizioni di causalità e dello spettro di massa vengono usate per derivare le proprietà analitiche delle ampiezze di transizione come funzioni del trasferimento dell’energia e dell’impulso. Pur non potendosi determinare le rappresentazioni delle doppie dispersioni complete basandosi soltanto su questi postulati, si mostra che, entro un certo dominio nello spazio di due variabili complesse, le sole singolarità sono i poli previsti ed i tagli lungo l’asse reale. Questo dominio circonda la regione fisica di bassa energia. La dimostrazione è limitata allo scattering delle particelle più leggere nella teoria. Sinchè non si cerca di trovare il più grande dominio possibile, i calcoli non sono molto difficili. Si può poi estendere il dominio di analicitità con la condizione di unitarietà. La grandezza dell’estensione non è molto grande, ma il nuovo dominio differisce dal precedente in quanto comprende parte della regione in cui le funzioni spettrali bidimensionali sono non nulle. Noi usiamo la condizione di unitarietà solo sotto la soglia per i processi anelastici; se si potessero trattare anche questi processi e si potesse usare la condizione di unitarietà, sembrerebbe possibile estendere ad arbitrario il dominio. Nei presenti risultati i limiti del dominio di analiticità sono abbastanza lontani dalla zona di basse energie da giustificare le proprietà analitiche presupposte in applicazione della rappresentazione a doppia dispersione. Altri risultati dimostrabili sono che le ampiezze delle onde parziali sono funzioni analitiche dell’energia in una certa zona, che la determinazione delle costanti di accoppiamento mediante estrapolazione rispetto agli angoli è valida se l’energia non è troppo elevata, e che le ordinarie relazioni di dispersione sono vere per un campo di valori del trasferimento dell’impulso leggermente più ampio di quello fissato precedentemente.

This research was supported by the United States Air Force under Contract no. AF 49(638)-327 monitored by the AF Office of Scientific Research of the Air Research and Development Command.

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