2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 21:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/08
2748
Физтех
В учебнике Киселева (Курс лекций по квантовой механике) матрица инфинитезимального поворота: $\[{R_{\alpha \beta }} = {\delta _{\alpha \beta }} + {\varepsilon _{\alpha \beta \gamma }}{\varphi _\gamma } = {\delta _{\alpha \beta }} + i{\left( {{{\hat s}_\gamma }} \right)_{\alpha \beta }}{\varphi _\gamma }\]$, где $\[{\left( {{{\hat s}_\gamma }} \right)_{\alpha \beta }} =  - i \cdot {\varepsilon _{\alpha \beta \gamma }}\]$.

При этом он пишет, что $\[{{{\hat s}_\gamma }}\]$ -- это матрица 3 на 3, и т.д.
Например,$ \[{{\hat s}_1} = \left( {\begin{array}{*{20}{c}}
   0 & 0 & 0  \\
   0 & 0 & { - i}  \\
   0 & i & 0  \\

 \end{array} } \right)\]$.

А потом он связывает эти матрицы с матрицами Паули, и получает, что в базисе спиновых состояний$ \[\left| {\frac{1}
{2},\frac{1}
{2}} \right\rangle ,\left| {\frac{1}
{2}, - \frac{1}
{2}} \right\rangle \]$ получается $\[{{\hat s}_1} = \frac{1}
{2}\left( {\begin{array}{*{20}{c}}
   0 & 1  \\
   { - 1} & 0  \\

 \end{array} } \right)\]$. Это действительно так? По-крайней мере мне не нравится, что эта матрица 2 на 2... Помогите разобраться пожалуйста...

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 21:54 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


03/02/10
1928
ненавижу координатную запись)))

нет, чтобы просто сказать $Rv=v\pm\varphi\times v$

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 21:58 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/08
2748
Физтех
Вообще, там как будто какая-то подмена понятий произошла. Исходно это была "характеристика" вращения, а потом раз, и вдруг оператором спина обозвали, хотя она объективно существует и без спина всякого... Непонятно. Пошел ЛЛ-3 читать.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 22:02 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


03/02/10
1928
этот переход
ShMaxG в сообщении #394630 писал(а):
А потом он связывает эти матрицы с матрицами Паули,

вероятно, иллюстрирует некоторую наглядность спина как вращения... которого, разумеется, нет

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 22:07 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/10/10
1481
Ереван(3-й участок)
Тут, видимо, речь идет о двух разных вращениях- пространственном и в спиновом пространстве. Может второе стрится по аналогии с первым.

-- Пн янв 03, 2011 00:10:50 --

ShMaxG в сообщении #394636 писал(а):
Пошел ЛЛ-3 читать.

Во-во. В нерелятивистской квантовой механике спин вводится по аналогии с вращениями.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 23:28 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/08
2748
Физтех
Там тоже не очень понятно. В §58 фраза:

Цитата:
По определению оператора момента (в данном случае спина), выражение $\[1 + i\delta \varphi  \cdot {\text{n}\hat s}\]$ есть оператор поворота на угол $\[\delta \varphi \]$ вокруг направления, задаваемого единичным вектором $\[{\text{n}}\]$


Вот если было бы $\[1 + i\delta \varphi  \cdot {\text{n}\hat L}\]$, я бы еще понял, ведь это действительно так. А почему вдруг заменили эль на эс, и говорят, что это оператор поворота?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 23:41 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/10/10
1481
Ереван(3-й участок)
Он в начале главы пишет, что рассматривает частицу в начале координат. Т.к. оператор полного момента импульса есть оператор вращений а полный момент импульса есть ${\bf \hat{L}}+{\bf \hat{s}}$...

-- Пн янв 03, 2011 01:46:18 --

Опять же, все это делается исходя из аналогий. Без Лоренцевых бустов спин внятно не описывается.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 23:55 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/08
2748
Физтех
Bulinator в сообщении #394664 писал(а):
Т.к. оператор полного момента импульса

Так в формуле поворота должен быть только просто момент импульса, а не полный, просто векторное произведение, где набла есть. В начале главы ж ничего про спин не писалось...

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение02.01.2011, 23:59 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/10/10
1481
Ереван(3-й участок)
ShMaxG
Это, так сказать, легкий обман трудящихся.:-) Лев Давыдович был вынужден к нему прибегнуть, чтобы получить хоть какое-то внятное описание.

-- Пн янв 03, 2011 02:12:45 --

ShMaxG
Т.е. так- закон сохранения момента импульса следует из изотропности пространства или инвариантности Лагранжиана относительно вращений. На квантах сохраняется не ${\bf \hat{L}}$ а ${\bf \hat{L}}+{\bf \hat{s}}$. По аналогии говорим, что оператор вращений есть ${\bf \hat{L}}+{\bf \hat{s}}$ и пользуемся для него формулой
$\[1 + i\delta \varphi \cdot {\text{n}(\hat{ s}+\hat{L}})\]$

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение03.01.2011, 00:19 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/08
2748
Физтех
А, точно я уже и сам разобрался (кажется). Кароче: хотим так! И все...

Bulinator в сообщении #394674 писал(а):
На квантах сохраняется не ${\bf \hat{L}}$ а ${\bf \hat{L}}+{\bf \hat{s}}$.


Ааа... век живи, век учись. Спасибо :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение03.01.2011, 12:11 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
ShMaxG в сообщении #394636 писал(а):
Непонятно. Пошел ЛЛ-3 читать.

Вот один из недостатков ЛЛ-3 - это то, что там очень паршиво про группы и представления рассказано.

Почитайте Рубаков. Классические калибровочные поля, 3-я глава.

-- 03.01.2011 12:19:04 --

ShMaxG в сообщении #394672 писал(а):
Так в формуле поворота должен быть только просто момент импульса, а не полный, просто векторное произведение, где набла есть. В начале главы ж ничего про спин не писалось...

Обратите внимание, когда пишут $\hat{\mathbf{L}}+\hat{\mathbf{s}},$ эти операторы действуют на разные переменные: $\hat{\mathbf{L}}$ на координаты, а $\hat{\mathbf{s}}$ на спиновые компоненты. Так что всё правильно: в начале главы писали про скалярную волновую функцию, а когда её заменили на спинорную, надо к оператору добавку добавить. Сначала её надо добавить, чтобы поворот правильно действовал: не чтобы только поточечно значения волновой функции одно в другое переходили, но и чтобы спинорные компоненты одна в другую правильно превращались. А потом как следствие точно такая же добавка появляется и в выражении сохраняющейся величины (даже если никакого спин-орбитального взаимодействия нет, и момент со спином сохраняются в том числе и по отдельности).

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение03.01.2011, 13:26 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/10/10
1481
Ереван(3-й участок)
Munin
все равно это легкий обман :-) По любому, чтобы описать спин $so(3)=su(2)$ недостатосно. Нужно $so(1,3)=su(2)\times su(2)$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение03.01.2011, 14:05 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Не обман, а нерелятивистское приближение, всё нормально. Не всё же сразу давать.

Не говоря о том, что в 4-мерном случае кроме спиноров Дирака существуют спиноры Майораны и Вейля.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение04.01.2011, 18:55 
Заслуженный участник


21/08/10
2462
ShMaxG в сообщении #394636 писал(а):
Вообще, там как будто какая-то подмена понятий произошла. Исходно это была "характеристика" вращения, а потом раз, и вдруг оператором спина обозвали, хотя она объективно существует и без спина всякого... Непонятно. Пошел ЛЛ-3 читать.


Без того, что $SU(2)$ двухкратно накрывает $SO(3)$ это все понять вообще не возможно. И ЛЛ тут не поможет, там этого нет. Действительно получается подмена понятий. На самом деле спин дает (неоднозначное) ПРЕДСТАВЛЕНИЕ группы вращений и это представление не является изоморфизмом.

-- Вт янв 04, 2011 23:02:29 --

ShMaxG в сообщении #394630 писал(а):
Это действительно так? По-крайней мере мне не нравится, что эта матрица 2 на 2...


Посчитайте коммутаторы матриц Паули и сравните с коммутаторами "честных" трехмерных матриц-генераторов вращений. Вы обнаружите, что соотношения в точности такие же.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос по спиновой матрице, вращение
Сообщение05.01.2011, 15:04 
Аватара пользователя


22/10/08
1286
Арнольд в своей книжке про кватернионы говорил, что от студентов физиков всё это скрывают...Прочитайте http://www.mccme.ru/free-books/izdano/2 ... vatern.pdf не пожалеете. Оччень ясное и простое изложение.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: YandexBot [bot]


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group