散射矩陣(scattering matrix),又稱S矩陣(S-matrix),是物理學中描述散射過程的一個主要觀測量。

概述

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現代高能物理的發展,同其他物理學一樣是理論實驗的互動,而這種互動主要的橋樑就是散射矩陣

假設散射源為很好的定域散射源,與被散射粒子的相互作用局限在有限的空間範圍內,那麼,無窮遠時間以前粒子處於一個自由態,稱為入態,記為 ;無窮遠時間之後粒子也是處於一個自由態,稱為出態,記為 。 入態到出態,相互作用可以用一個矩陣描述,記為 ,那麼就有:

 

這就是散射矩陣的定義。

散射矩陣直接與可觀測的物理量相聯繫,但是我們在量子場論中處理的是場,兩者如何聯繫?或者說如何從量子場論計算散射矩陣?我們還要利用一個LSZ約化規則英語LSZ reduction formula,它聯繫了量子場論中的格林函數和可觀測的散射矩陣。這使得理論能夠預言實驗。