水波中的场论自旋与动量

自旋是量子粒子或场的根本而非平凡的内禀角动量性质，出现于相对论场论中。波场中的自旋密度由基于正则动量与动能动量密度之差的理论Belinfante-Rosenfeld构造描述。这些量通常被认为本身是抽象且不可观测的。在此，我们从理论与实验上证明，Belinfante-Rosenfeld构造自然地出现于重力（水面）波中。其中，正则动量与广义Stokes漂移现象相关，而自旋由水粒子的亚波长圆周运动产生。因此，我们直接将这类基本场论性质观测为经典波系统的微观力学性质。我们的发现揭示了波场中自旋与动量的本质，展示了相对论场论概念的普适性，并为其研究提供了新平台。