論文の概要: Madelung hydrodynamics of spin-orbit coupling: action principles, currents, and correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10698v2
• Date: Thu, 22 Jan 2026 17:02:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-23 13:30:18.303182
• Title: Madelung hydrodynamics of spin-orbit coupling: action principles, currents, and correlations
• Title（参考訳）: スピン軌道結合のマデラン流体力学--作用原理、電流、相関
• Authors: Cesare Tronci,
• Abstract要約: 電子運動におけるスピン軌道カップリング(SOC)に伴う相関とトルク機構の展開のために,スピンを伴う量子流体力学の変動構造とハミルトン構造を利用する。 SOC誘起の量子力はマデラング-ボーム軌道に作用し、スピンを伴う量子流体力学で見られる通常の力項を補完することを示す。
• 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: We exploit the variational and Hamiltonian structures of quantum hydrodynamics with spin to unfold the correlation and torque mechanisms accompanying spin-orbit coupling (SOC) in electronic motion. Using Hamilton's action principle for the Pauli equation, we isolate SOC-induced quantum forces that act on the orbital Madelung--Bohm trajectories and complement the usual force terms known to appear in quantum hydrodynamics with spin. While the latter spin-hydrodynamic forces relate to the quantum geometric tensor (QGT), SOC-induced orbital forces originate from a particular current operator that contributes prominently to the spin current. This distinction between force terms reveals two fundamentally different mechanisms generating quantum spin-orbit correlations. Leveraging the Hamiltonian structure of the hydrodynamic system, we also elucidate spin transport features such as the correlation-induced quantum torques and the current shift in the spin Hall effect. This Hall shift leads to a new definition of the transport spin current thereby addressing an open question in spintronics. Finally, we illustrate the framework via the Madelung--Rashba equations for planar SOC configurations and propose a particle-based scheme for numerical implementation.
• Abstract（参考訳）: 電子運動におけるスピン軌道カップリング(SOC)に伴う相関とトルク機構の展開のために,スピンを伴う量子流体力学の変動構造とハミルトン構造を利用する。 パウリ方程式に対するハミルトンの作用原理を用いて、軌道上のマドルング-ボーム軌道に作用するSOC誘起量子力を分離し、スピンを持つ量子流体力学で見られる通常の力項を補完する。 後者のスピン-流体力は量子幾何テンソル(QGT)に関連するが、SOC誘起軌道力はスピン電流に顕著に寄与する特定の電流演算子に由来する。 この力の項の区別は、量子スピン軌道相関を生成する2つの基本的な異なるメカニズムを明らかにする。 流体力学系のハミルトン構造を利用して、相関誘起量子トルクやスピンホール効果の電流シフトなどのスピン輸送特性も解明する。 このホールシフトは、輸送スピン電流の新たな定義につながり、スピントロニクスの開問題に対処する。 最後に、平面SOC構成のためのMadelung-Rashba方程式を用いて、このフレームワークを説明し、数値的な実装のための粒子ベースのスキームを提案する。

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