論文の概要: Minimal spin-rotor model for Barnett and Einstein--de Haas physics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.23768v1
• Date: Sun, 26 Apr 2026 15:41:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 17:12:07.539362
• Title: Minimal spin-rotor model for Barnett and Einstein--de Haas physics
• Title（参考訳）: バーネットとアインシュタインの最小スピンロータモデル-ド・ハース物理学
• Authors: Saikat Banerjee,
• Abstract要約: 機械的自由度そのものが量子化されると,Barnettの有効場画像は質的に変化することを示す。 この結果から、バーネット効果場像が古典的形式から逸脱する最小限の量子環境を同定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Barnett effect is usually understood through an effective magnetic field generated by mechanical rotation, while its reciprocal Einstein--de Haas effect describes the transfer of spin angular momentum to mechanical motion. We show that this effective-field picture changes qualitatively once the mechanical degree of freedom itself is quantized. To demonstrate this, we introduce an exactly solvable minimal spin-rotor model in which a spin-$1/2$ is coupled to a quantum rotor. In a fixed angular-momentum sector, the model reproduces the conventional Barnett splitting and remains formally equivalent to a Zeeman problem. For a superposition of rotor sectors, however, the Barnett field becomes operator-valued and the resulting dynamics generates coherent spin-rotor entanglement. This is directly visible in the reduced spin purity, rotor coherence, and entanglement entropy. Our results identify a minimal quantum setting in which the Barnett effective-field picture departs from its classical form and acquires a reciprocal manifestation through spin-dependent rotor coherence.
• Abstract（参考訳）: バーネット効果は通常、機械回転によって生じる有効磁場を通して理解されるが、その逆のアインシュタイン-ド・ハース効果はスピン角運動量から機械運動への移動を記述している。 この有効場図は、機械的自由度そのものが量子化されると定性的に変化することを示す。 これを実証するために、スピン-1/2$のスピンを量子ロータに結合する、正確に解ける最小スピンロータモデルを導入する。 固定角運動セクターでは、モデルは従来のバーネット分割を再現し、ゼーマン問題と正式に等価である。 しかし、ローターセクターの重ね合わせでは、バーネット場は作用素値となり、結果として生じるダイナミクスはコヒーレントスピンローターの絡み合いを生成する。 これは、還元されたスピン純度、ローターコヒーレンス、エントロピーで直接見える。 この結果から,バーネット効果場図が古典的図形から離れてスピン依存ロータコヒーレンスにより相互に現れる最小の量子集合を同定した。

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