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
2741
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
2741
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
2741
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
2741
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
2741
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
2405
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: нет зарегистрированных пользователей


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