相对论协变 Stern-Gerlach 实验中的相对论自旋与 Dirac 自旋
量子物理
2013-10-04 v1
摘要
我们研究了针对相对论自旋和 Dirac 自旋的相对论协变 Stern-Gerlach (SG) 实验。利用经典自旋偶极张量（其给出了协变自旋偶极相互作用）以及自旋与自旋磁偶极矩之间的关系，我们获得了任意参考系中的相对论自旋。由于两个原因，相对论自旋被证明难以成为有质量相对论粒子的恰当自旋算符。首先，相对论自旋三维矢量算符无法满足自旋代数。其次，针对相对论粒子的 SG 实验在粒子静止参考系与粒子运动的实验室参考系中的两位观察者之间产生了一个悖论。我们表明，SG 实验中的这一悖论可通过 Dirac 自旋得以解决，后者是在 Dirac 旋量表示中通过 Lorentz 变换协变定义的。Dirac 自旋三维矢量算符满足自旋代数。研究表明，在仅存在磁场的惯性系中，针对 Dirac 自旋的 SG 实验无需粒子动量信息即可确定自旋。这表明，通过对动量自由度进行积分，可以良好地定义 Dirac 粒子的约化自旋密度矩阵。
引用
@article{arxiv.1310.0905,
title = {Relativistic Spin and Dirac Spin in relativistically covariant Stern-Gerlach Experiment},
author = {Taeseung Choi and Yeong Deok Han},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.0905},
year = {2013}
}