Является ли собственная функция оператора углового момента единственной?

Я хочу знать, если коммутационное соотношение для углового момента,

[ Дж α , Дж β ] "=" я ϵ α β γ Дж γ
достаточно для определения его уникального собственного состояния спина, | с , м .

Насколько я знаю, отношения достаточно для определения лестничного оператора Дж ± .
В случае орбитального углового момента L ода л + ψ т "=" 0 и л ψ б "=" 0 определяет уникальное состояние, таким образом однозначно определяя всю лестницу | л , м .

Однако в случае спина вектор состояния лежит в абстрактном пространстве, поэтому уравнение С + ψ т "=" 0 и С ψ б "=" 0 не может гарантировать уникальность ψ т и ψ б . Более того, отношение С г ( С + | с , м ) "=" ( м + ) ( С + | с , м ) показывает, что С + | с , м является одним из собственных состояний для С г с собственным значением м + , но это может быть не уникально.
Нет ли возможности, что С 2 и С г есть какое-то вырождение? Если тогда квантовая лестница может не охватывать всю основу для С 2 и С г .

Я думаю, игнорируя эти возможности и рассматривая эту процедуру как уникальную конструкцию | Дж , м Дж будет достаточно, но я хочу строгой демонстрации. Имеет ли это какое-то отношение к генераторной природе углового момента?

Изменить) Учитывая другой индекс k, например позицию \vecr , даст вектор состояния ψ ( р ) | с , м который будет генерировать собственные векторы с одинаковым собственным значением, а также с другим пространственным компонентом ψ ( р ) дано.

Что мне интересно, так это то, что
стандартная теория углового момента, начиная с коммутационного соотношения, в конце концов доказывает существование собственного состояния | Дж , м Дж , удовлетворяющий

Дж 2 | Дж , м Дж "=" Дж ( Дж + 1 ) | Дж , м Дж Дж г | Дж , м Дж "=" м Дж | Дж , м Дж
интересно, можно ли найти | Дж , м Дж без введения какого-либо другого индекса.
В случае углового момента L можно напрямую решить уравнение на собственные значения, чтобы найти единственное решение (сферические гармоники), поэтому интересующая меня проблема возникает в случае спина S, где единственным ограничением является алгебраическое соотношение.

Ответы (1)

Да, возможно, есть какое-то вырождение. Если вы рассматриваете, скажем, трехмерный гармонический осциллятор, или электрон в кулоновском потенциале, или любую другую сферически-симметричную задачу (кроме квантового ротора), вы, безусловно, можете определить операторы углового момента С α подчиняясь этим коммутационным соотношениям, но есть несколько состояний, связанных с любым заданным с , м из-за радиального движения.

Извините, но разве эти состояния не кратны радиальной составляющей R(r) и сферическим гармоникам |l m>? В этом случае, поскольку |l m> не является функцией r, эти состояния можно рассматривать как константы, кратные |l m>, я думаю... Мне интересно, существует ли нетривиальный вырожденный случай, поэтому я отредактирую мой вопрос.
@user291938 user291938, их нельзя считать «множеством» |l,m>, это разные состояния, но они имеют одинаковые значения л , м . Да, это тривиально, но это ответ на ваш вопрос. Просто глядя на операторы углового момента, вы не можете определить, есть ли вырождение или нет.