散射矩陣

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

現代高能物理的發展，同其他物理學一樣是理論和實驗的互動，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${\displaystyle |\Psi \rangle _{in}}$；無窮遠時間之後粒子也是處於一個自由態，稱為出態，記為${\displaystyle |\Psi \rangle _{out}}$。 入態到出態，相互作用可以用一個矩陣描述，記為${\displaystyle S}$，那麼就有：

${\displaystyle |\Psi \rangle _{out}=S|\Psi \rangle _{in}}$。

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。