Saturday, April 11, 2015

带电粒子的自旋在电场和磁场中为什么存在角动量的效应,要从狄拉克方程

带电粒子的自旋在电场和磁场中为什么存在角动量的效应,要从狄拉克方程



不可以简单类比
你可以把自旋理解成粒子波函数的分量,分量数=2×自旋数+1。
比如自旋为0,就是标量,只有一个分量。比如希格斯玻色子。
自旋为1/2,叫做旋量,有两个分量。比如电子和夸克。
自旋为1,就是矢量,有三个分量。比如光子。
自旋为2,就是张量,有5个分量。比如引力子(目前未发现)
至于带电粒子的自旋在电场和磁场中为什么存在角动量的效应,要从狄拉克方程得到解释。狄拉克方程NB之处在于用量子力学和狭义相对论的直接结合,不但预言了反物质,还解释了基本粒子为什么会有自旋。所以老杨称狄拉克方程是神来之笔。
狄拉克方程和电磁场的耦合(相互作用),会自动出现一个1/2的自旋量子数,这解释了为什么电子和正电子,甚至夸克会展示出1/2的自旋角动量,的确是神来之笔。具体可参见狄拉克的《量子力学原理》
狄拉克方程只描自旋1/2的粒子。述把狄拉克方程推广到更高阶矩阵系数,可以描述自旋为1和自旋为3/2等基本粒子。
PS:我正在写一部小说《狄拉克之旋》,在我日志里更新,故事里会陆续介绍一些相关知识

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