8.6 KLEIN-GORDON-Gleichung

Hierbei handelt es sich um die relativistische Wellengleichung für ein Teilchen ohne Spin mit Masse m und Ladung e im elektromagnetischen Potential A. Die Schrödingergleichung „folgt“ aus der nichtrelativistischen Energie-Impuls-Beziehung:

     2
E = p--+ V mit der Korrespondenzregel E '--> i @ und p '--> -i \~/ 
    2m                                  @t

|------(---------)---|
|@-        \~/ 2        |
i@ty =  - 2m + V   y |
----------------------

Relativistisch müssen wir die Transformation durchführen:

             ( @     )
(E, p) '--> i@m = i--,-i \~/ 
               @t

Die Wurzel ist leider problematisch. Wir verwenden deshalb die quadrierte Gleichung:

       2    2   (     )2
(E -ef)  = m  +  p- eA

Daraus ergibt sich dann die KLEIN-GORDON-Gleichung:

(--------)--------[----------------]-----|
| -@      2        (        )2    2      |
| i@t - ef  f(x) =   -i \~/  - eA  +m   f(x) |
------------------------------------------

f(x) = f(t,x) ist im allgemeinen komplex.

|----------------------------------|
[(i@m - eAm)(i@m - eAm)- m2]f(x) = 0 |
------------------------------------

Mit der (eich-)kovarianten Ableitung Dm := Dm + ieAm können wir die KLEIN-GORDON-Gleichung außerdem schreiben als:

|[----m----2]-----|
--DmD--+-m---f =-0|

Falls Am = 0 ist, gilt:

(------2)-------|
-[]-+-m---f(x) =-0