Решение уравнения Дирака: произвольные поляризации

В моих конспектах лекций (подпись + + + ) находим свободные решения уравнения Дирака. Мы поступаем таким образом:

Уравнение Дирака:

( я п + м ) ψ ( Икс ) "=" 0

Делаем следующий анзац:

ψ п ( Икс ) ю ( п ) е я п мю Икс мю

с поляризацией

ю ( п ) "=" ( ж 1 ( п ) ж 2 ( п ) ж 3 ( п ) ж 4 ( п ) )

Для покоящейся частицы: п мю "=" ( Е , 0 , 0 , 0 ) , подставив анзац, получим

Е ю ( п ) "=" м β ю ( п ) с β "=" я γ 0 "=" ( 1 2 0 0 1 2 )

поэтому

Е ю ( п ) "=" ( м 0 0 0 0 м 0 0 0 0 м 0 0 0 0 м ) ю ( п )

Затем он говорит, что мы получили два решения ψ 1 , 2 для положительной энергии Е "=" м и два решения ψ 3 , 4 отрицательной энергии, которые

ψ 1 ( Икс ) ( 1 0 0 0 ) е я м т ; ψ 2 ( Икс ) ( 0 1 0 0 ) е я м т ; ψ 3 ( Икс ) ( 0 0 1 0 ) е я м т ; ψ 4 ( Икс ) ( 0 0 0 1 ) е я м т

Теперь то, что я не понимаю, так это выбор поляризации, произволен ли он или следует из чего-то в обсуждении выше? Почему у них такая форма?

Заранее спасибо за любой ответ, я знаю, что это может быть глупый вопрос, но я просто не понимаю.

И еще вопрос, почему ю называется поляризацией? Связано ли это с поляризацией электромагнитной волны?

Ответы (1)

Выбор поляризации произволен (в том же смысле, в каком произволен выбор базиса - выбирается наиболее удобный (в данных обстоятельствах) базис). Она называется поляризацией, потому что описывает проекцию спина на некоторую ось. Помните, что поляризация света связана с проекцией спина фотона.

Спасибо. На самом деле я не знаю, что поляризация света связана со спином фотона, я только изучал его с классической точки зрения. Насколько продвинута тема? Нужен ли мне QFT или я могу найти ссылки, где это объясняется в старой доброй структуре QM?
@Runlikehell: В зависимости от того, сколько деталей вам нужно. Вам не нужен QFT для этого. Вы можете посмотреть на en.wikipedia.org/wiki/Photon_polarization или в Google: спин поляризации фотона
Выбор поляризации не случаен. Вектор поляризации представляет собой пространственноподобный вектор, ортогональный четырехкратному импульсу. См. книгу Грейнера по релятивистской квантовой механике, стр. 175. Также я думаю, что ОП спрашивает о векторе поляризации в уравнении Дирака.
@Simplyorange: Значит, вы не думаете, что можно выбирать спиноры для электронов, поляризованных в Икс направление, а не г направление?