Трехмерный изотропный осциллятор и алгебра углового момента

В нашем классе QM профессор сказал:

«Мы готовы приступить к построению отдельных состояний трехмерной системы изотропных гармонических осцилляторов. Ключевое свойство состоит в том, что состояния должны организовываться в представления углового момента. Поскольку угловой момент коммутирует с гамильтонианом, мультиплеты углового момента представляют вырожденные состояния».

Почему они "должны"? Это потому, что существует вращательная инвариантность и, следовательно, «должен» существовать сохраняющийся угловой момент, следовательно, алгебра операторов углового момента, которые обязательно приводят к | , м собственные схемы, охватывающие пространство состояний для трехмерного осциллятора?

Ответы (1)

I) Возможно, полезно указать, что даже если физическая система С не имеет вращательной симметрии (например, если система С представляет собой трехмерный анизотропный гармонический осциллятор), то группа Ли г "=" С О ( 3 ) вращений по-прежнему имеет групповое действие г × С С в системе. См. также, например, этот пост Phys.SE.

В частности, гильбертово пространство ЧАС системы по-прежнему становится (возможно, бесконечномерным, возможно, приводимым) представлением 1 из г .

И гильбертово пространство ЧАС "=" Дж ЧАС Дж можно разложить на конечномерные г - безответный ЧАС Дж .

Кроме того, угловой момент Дж я , я е { 1 , 2 , 3 } , являются образующими соответствующей алгебры Ли с о ( 3 ) .

II) Теперь, если Дж я , я е { 1 , 2 , 3 } , коммутируют с гамильтонианом ЧАС , тогда можно сказать больше о том, что упоминает профессор ОП. В частности, вышеупомянутый г -иррепы ЧАС Дж становятся (вырожденными) собственными энергетическими пространствами.

--

1 Относительно однозначности волновой функции см. также, например, этот вопрос Phys.SE.