Связь между магнитным дипольным моментом и спиновым угловым моментом

Я читаю Введение в квантовую механику, 1-е издание Дэвида Дж. Гриффитса, и у меня есть пара вопросов по этому разделу на странице 160.

Вращающаяся заряженная частица представляет собой магнитный диполь. Его магнитный дипольный момент мю пропорциональна его спиновому угловому моменту S :

мю "=" γ С
константа пропорциональности γ называется гиромагнитным отношением .

Принимая магнитный дипольный момент за вектор в р 3 , что S имеет в виду? Я еще не видел ни одного вектора в р 3 определяется в тексте как спиновый угловой момент, только спиноры, которые дают общее состояние, например, частицы со спином 1/2 как

х "=" ( а б ) "=" а х + + б х
используя собственные состояния со спином вверх и вниз в качестве базисных векторов.

Раздел продолжается:

Когда магнитный диполь помещается в магнитное поле Б , он испытывает крутящий момент, мю × Б , что имеет тенденцию выстраивать его параллельно полю (точно так же, как стрелка компаса). Энергия, связанная с крутящим моментом, равна

ЧАС "=" мю Б
поэтому гамильтониан вращающейся заряженной частицы, покоящейся в магнитном поле Б , становится
ЧАС "=" γ Б С
где С является подходящей спиновой матрицей.

Каков математический смысл этого скалярного произведения Б С вектора в р 3 с матрицей 2x2 (в случае спина 1/2)?

Ответы (1)

С является спиновым оператором. Это векторный оператор, действующий на спиноры. Он будет состоять из трех компонентов ( С Икс , С у , С г ) и, например, если вы возьмете г в качестве оси измерения вращения, вы определяете вращение вверх и вниз как два собственных состояния С г .

Можно показать, что в матричной форме С я пропорциональна матрице Паули о я .

Окончательно, С Б "=" С Икс Б Икс + С у Б у + С г Б г . Обратите внимание, что в матричной форме каждый компонент С это 2 × 2 матрица, так С Б это 2 × 2 матрица тоже.

Я просто заканчивал в основном идентичный ответ.