論文の概要: Dynamics of the relativistic electron spin in an electromagnetic field

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.02226v1
• Date: Fri, 28 Feb 2020 22:50:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-01 07:32:58.692364
• Title: Dynamics of the relativistic electron spin in an electromagnetic field
• Title（参考訳）: 電磁場における相対論的電子スピンのダイナミクス
• Authors: Ritwik Mondal, Peter M. Oppeneer
• Abstract要約: 外部電磁場における相対論的電子スピンのダイナミクスを考察する。 スピン作用素の力学はスピン依存項とスピン非依存項を含むことが分かる。 我々は、プライススピン作用素が弱中間体外場における相対論的スピンダイナミクスの適切な記述を提供すると結論づける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A relativistic spin operator cannot be uniquely defined within relativistic quantum mechanics. Previously, different proper relativistic spin operators have been proposed, such as spin operators of the Foldy-Wouthuysen and Pryce type, that both commute with the free-particle Dirac Hamiltonian and represent constants of motion. Here we consider the dynamics of a relativistic electron spin in an external electromagnetic field. We use two different Hamiltonians to derive the corresponding spin dynamics. These two are: (a) the Dirac Hamiltonian in presence of an external field, (b) the semirelativistic expansion of the same. Considering the Foldy-Wouthuysen and Pryce spin operators we show that these lead to different spin dynamics in an external electromagnetic field, which offers possibilities to distinguish their action. We find that the dynamics of both spin operators involve spin-dependent and spin-independent terms, however, the Foldy-Wouthuysen spin dynamics additionally accounts for the relativistic particle-antiparticle coupling. We conclude that the Pryce spin operator provides a suitable description of the relativistic spin dynamics in a weak-to-intermediate external field, whereas the Foldy-Wouthuysen spin operator is more suitable in the strong field regime.
• Abstract（参考訳）: 相対論的スピン作用素は相対論的量子力学において一意的に定義できない。 これまでは、自由粒子ディラックハミルトニアンに可換で運動定数を表すフォールディ・ウートフイセン型やプライス型のスピン作用素など、異なる固有相対論的スピン作用素が提案されてきた。 ここでは外部電磁界における相対論的電子スピンのダイナミクスについて考察する。 2つの異なるハミルトニアンを用いて対応するスピンダイナミクスを導出する。 これら2つは (a)外部場の存在下でのディラック・ハミルトニアン (b)同値の半相対論的拡大。 Foldy-Wouthuysen と Pryce のスピン作用素を考えると、これらは外部電磁場において異なるスピンダイナミクスをもたらすことが示される。 スピン作用素のダイナミクスはスピン依存項とスピン非依存項を含むが、折りたたみ-ウトフイゼンスピンダイナミクスは相対論的粒子-反粒子カップリング(英語版)(relativistic particle-antiparticle coupling)にも関係する。 結論として、プライススピン作用素は弱い対中間の外部場における相対論的スピンダイナミクスの適切な記述を提供するが、フォールディ・ウトフイゼンスピン作用素は強磁場状態においてより適している。

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