Значение вращения

Я очень удивлен, что не услышал об этом раньше, но во время моего курса по КТП наш профессор сказал нам, что понятие спина может использоваться для обозначения трех вещей:

  1. Механический спин (очевидно, релятивистский эффект, приводящий к классической спин-орбитальной связи)

  2. Магнитный спин (чисто квантово-механический)

  3. Классификация представлений группы Лоренца (способ преобразования частиц при преобразованиях Лоренца)

Я полагаю, что эти значения, как правило, не совпадают, поскольку они, кажется, не совпадают в случае фотона: мы описываем его как частицу со спином 1 (3-е значение), хотя у нее нет собственного магнитного момента (2-е значение). значение).

Однако, несмотря на то, что мне быстро объяснили в нескольких словах в классе, я не могу вспомнить, о чем именно идет речь в первом значении. Кроме того, я хотел бы выяснить точные отношения между этими тремя значениями. Как показал случай с фотоном, последние два, по крайней мере, обычно не совпадают. Кто-нибудь может прояснить?

Связанные вопросы:

  1. Что такое спин применительно к субатомным частицам?

  2. Какие есть полезные способы представить понятие спина применительно к субатомным частицам?

  3. Действительно ли угловой момент фундаментален?

  4. Что именно означает спин 0?

  5. Спин частицы и спиновое квантовое число

  6. Почему многие говорят, что векторные поля описывают частицу со спином 1, но опускают часть со спином 0?

но ответы там не зажигают свет в моей голове.

Также это может быть связано: как написать калибровочную теорию для калибровочного поля со спином 0? Является ли это возможным? физика.stackexchange.com/q/565940/226902

Ответы (3)

Три значения спина эквивалентны в квантовом мире. То, что профессор имеет в виду (я предполагаю), следующее:

  1. Механическое вращение — это правильный угловой момент, к которому вы привыкли из курсов классической механики. Если кто-то пытается таким образом интерпретировать спин электрона, то обычно электрон интерпретируют как вращающуюся частицу, которая порождает магнитный диполь, что приводит нас ко второму значению спина.
  2. Магнитный спин является чисто квантово-механическим и более или менее «постулируется» в нерелятивистской квантовой механике на основе того, как частица взаимодействует с внешним магнитным полем. Например, атомы со спином 1/2 в эксперименте Штерна-Герлаха расщепляются на два возможных состояния из-за спиновых эффектов, они могут иметь спин вверх или вниз, что приводит к расщеплению. Это также продемонстрировано в первой главе «Современной квантовой механики» Сакураи и Наполитано.
  3. Насколько я знаю, спин как классификация представлений группы Лоренца является единственным верным значением спина. Чтобы получить это, нужно обратиться к теории поля (даже не к квантово-механической версии!) и применить теорему Нётер к общему преобразованию Лоренца, это делается, например, в главе 2 «Квантования поля» Грейнера и Рейнхардта. Применяя теорему Нётер к преобразованию Лоренца, мы получаем сохраняющийся 2-тензор М мю ν . Если ограничиться пространственными компонентами, то кажется, что этот тензор распадается на два разных вклада М н л знак равно л н л + С н л . Тензор л н л имеет вид векторного произведения положения и импульса, это угловой момент, который мы знаем из классической механики! Тензор С н л зависит от внутренних свойств частиц и называется спином частицы. Как мы видим, спин является чисто следствием лоренц-инвариантности .

Эти три интерпретации могут показаться разными, но я считаю, что все три эквивалентны. Механическое вращение — это способ дать классическую интерпретацию. В то время как магнитный и репрезентативный спины одинаковы (так кажется из квантово-полевых теорий). Остерегайтесь, хотя три представления эквивалентны, три не обязательно должны сосуществовать! Это показано спином фотона.

Например, для фотона:

Фотон имеет две поляризации, если мы возьмем две линейные поляризации и объединим их, мы можем получить две разные круговые поляризации. Эта круговая поляризация дает механическое вращение .

Магнитной поляризации для фотона не существует. Это связано с тем, что фотоны не взаимодействуют и, следовательно, не связаны с электромагнитным полем.

При взаимодействии фотон может обмениваться своим импульсом, при взаимодействии с другими частицами таким образом он имеет интерпретацию со спином 1 .

Изучив свои собственные записи и материалы курса, я пришел к такому же пониманию. Некоторые различия: кажется, что два термина, способствующие М н л связаны с орбитальным угловым моментом ( л н л ) и внутреннему свойству, подобному угловому моменту, спину ( С н л ). Это свойство вращения, по-видимому, было названо профессором «механическим вращением», поскольку оно следует из чисто классического (релятивистского) расчета. (продолжение в следующем комментарии)
(продолжение) Как я это интерпретирую, магнитный момент частицы является тогда простым следствием ее внутреннего углового момента (механического вращения из предыдущего) через мю с → знак равно мю с с с → . Отсюда я заключаю, что магнитный спин действительно один и тот же, поэтому 1) и 2) совпадают. Наконец, третье значение (классификация представлений группы Лоренца) связано с «механическим вращением» через теорему Нётер, как вы написали. И как вы и Тримок уже заявили, это более фундаментальное понятие спина, поскольку оно также связано со спинорами Дирака.
Итак, 1), 2) и 3) действительно эквивалентны. Применительно к фотону я заключаю, что механический спин действительно совпадает со спином классификации. Тогда магнитный спин (точнее, магнитный момент) равен нулю, поскольку фотон не заряжен. Имею ли я смысл во всем вышесказанном?
Я считаю, что магнитный момент фотона равен 1 (имеет спин 1), где sz = -1 или +1 в зависимости от хиральности. Остальная часть вашего заявления кажется в порядке.
Как вы понимаете? Наверняка фотоны не расщепляются на два луча в эксперименте Штерна-Герлаха. Я согласен, что спин равен 1, но я бы сказал, что магнитный момент равен нулю, потому что (насколько я знаю) он имеет исчезающее гиромагнитное отношение. γ фотон знак равно 0 .
Мои рассуждения о спине один были больше основаны на атомных взаимодействиях с фонтоном, когда фотон может изменить значение Sz электрона на единицу. В эксперименте Штерна-Герлаха пучок действительно не расщеплялся бы, потому что разные фононы не взаимодействуют и не взаимодействуют с электромагнитным полем и, следовательно, не имеют магнитного момента. Извините меня за третью интерпретацию, для фононов она просто неприменима, поэтому я отредактировал свой ответ.
Я предполагаю, что вы имеете в виду фотоны в своем комментарии выше (вы набрали фононы пару раз и даже управляли фонтоном: P)
Да, конечно, плохо, я имел в виду фотоны :).
Возникает ли спин из-за симметрии Галилея?
@Nogueira Галилеевская инвариантность - это нерелятивистская версия лоренцевой инвариантности. Итак, вы могли видеть третье значение вращения как галилеевское вращение. Но если вы хотите быть правильным и точным, это должно читаться как лоренц-инвариантность.

Представления группы Лоренца дают правильное определение спина.

Спиновый магнитный момент имеет смысл только для заряженных частиц.

Связь спин-орбитального взаимодействия возникает из-за «электромагнитного взаимодействия между спином электрона и магнитным полем, создаваемым орбитой электрона вокруг ядра».

Спин — это свойство частиц. Спин моделирует электрон, где его внутренние компоненты могут взаимодействовать. Поскольку электрон является носителем заряда, ему больше нечего использовать. Спин также позволяет детализированным моделям материи, таким как уравнение Шредингера, включать специальную теорию относительности, которая представляет собой изменение массы по мере того, как массовая скорость приближается к скорости света. Полезно точно определить, что такое частица:

  1. Частицы — это все, что имеет определенное начало и определенный конец.
  2. Внутренние свойства частиц могут изменяться без изменения их внешних свойств.
  3. Интерналы могут служить средством взаимодействия без контакта друг с другом или посредником.

Измерения как в космическом масштабе, такие как явно изменяющиеся лунные орбиты Юпитера с Земли, так и в масштабе частиц, такие как картины дифракции света или латентность электрического тока, согласуются очень хорошо. Под этим понимается минимальный уровень взаимодействия с частицей, при котором происходит изменение внешнего вида частицы.

Наличие дискретного минимума, невозможность бесконечного увеличения требует изменения моделей. Второй закон Ньютона нужно переписать. Масса должна распределяться в области этих дискретных минимумов и задерживаться, как в уравнении Шредингера.

Также требуется некоторая работа, чтобы определить, что именно является частицей, что имеет дискретное начало и дискретный конец:

  1. Модель электрона больше не может быть непрерывной. В ней должны быть дискретные шаги, определенное начало и конец, как в модели Бора. Атом ищет электрон не только в том, с чем он взаимодействует, но и в области вокруг с магнитным полем. Так что у электрона есть некоторые сложности, связанные с его способностью действовать со своими внутренними органами.
  2. Фотону не хватает этого вторичного поля. Проткните отверстие в духовке чем-нибудь раскаленным и преломите этот свет. Светлые полосы держатся в диапазоне температур. Это частица, дискретное начало и дискретный конец температуры для изменения этих полос. За этим теплом нет ничего другого, кроме магнетизма электрона.

Спин — это унаследованный термин, когда они думали, что электрон — это небольшой кусочек материала, который вращается. Аналогичная концепция внутренней энергии, но это представление атома, использующего свои внутренние органы для взаимодействия или передачи тепла, как если бы существовала проводящая поверхность или конвективная среда.

Значение вращения
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v