论经典回旋运动几何相位与量子 Berry 相位的对应关系
等离子体物理
2017-02-28 v2 量子物理
摘要
我们证明，在由牛顿方程描述的均匀时变磁场中，经典带电粒子回旋运动的几何相位，可以由薛定谔方程或狄拉克方程相干态的相干 Berry 相位导出。这种对应关系是通过利用 Landau 能级上的能量本征态为粒子构造相干态，并证明该相干态在磁场缓慢变化时能够保持其相干态地位而建立的。研究发现，本征态的轨道 Berry 相位发生相干干涉，产生一种可观测的效应（我们称之为“相干 Berry 相位”），它恰好等于经典回旋运动的几何相位。该技术对有自旋和无自旋粒子均适用。对于有自旋的粒子，在构成相干态的每个本征态上，Berry 相位由两部分组成，可分别归因于轨道运动和自旋运动。正是轨道 Berry 相位相干干涉产生了对应于经典回旋运动几何相位的相干 Berry 相位。另一方面，本征态的自旋 Berry 相位则保持为相干态的量子相位因子，没有经典对应物。
引用
@article{arxiv.1609.02522,
title = {On the correspondence between classical geometric phase of gyro-motion and quantum Berry phase},
author = {Hongxuan Zhu and Hong Qin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.02522},
year = {2017}
}
备注
To be appeared in Physics of Plasmas