معادله پائولی
معادله پائولی، که با نام معادله شرودینگر-پائولی نیز شناخته شدهاست، فرمولبندی معادله شرودینگر برای ذرات اسپین-۱⁄۲ است که برهمکنش اسپین ذرات با میدان الکترومغناطیسی را در نظر میگیرد. این معادله در حقیقت حد غیرنسبیتی معادله دیراک است و در سرعتهایی که اثرات نسبیتی قابل چشمپوشی هستند، کاربرد دارد. این معادله در سال ۱۹۲۷ توسط ولفگانگ پائولی به دستآمد.
جزئیات
برای یک ذره با جرم m و بار الکتریکی q در میدان الکترومغناطیسی توصیفشده با پتانسیل برداری
و پتانسیل اسکالر الکتریکی ϕ، این معادله میشود:
که در آن
یک بردار سهمولفهای از ماتریسهای پاولی است، یعنی هر مؤلفه آن یک ماتریس پاولی است؛
بردار سهمولفهای عملگر تکانه است و ∇ عملگر گرادیان است و
اسپینور دومولفهای تابع موج است، یک بردار ستونی که با نمادگذاری دیراک نوشته شدهاست. بهطور صریحتر میتوان معادله پاولی را چنین نوشت:
که هامیلتونی در آن، به خاطر وجود ماتریسهای
رابطه با معادله شرودینگر و معادله دیراک
معادله پائولی غیرنسبیتی است، اما وجود اسپین را پیشبینی میکند. بنابراین جایگاهی بین معادله شرودینگر و معادله دیراک دارد:
- معادله شرودینگر غیرنسبیتی است و اسپین را هم پیشبینی نمیکند.
- معادله دیراک کاملاً نسبیتی است و اسپین را هم پیشبینی میکند.
توجه کنید که به خاطر خواص ماتریسهای پاولی، اگر بردار
حالات خاص
در حضور میدان مغناطیسی خارجی معادله پاولی میشود:
که در آن
- ,
مولفههای اسپینور پاولی هستند. B میدان مغناطیسی خارجی است و
ماتریس همانی است که به عنوان عملگر همانی عمل میکند.
جستارهای وابسته
منابع
- Schwabl, Franz (2004). Quantenmechanik I. Springer. ISBN 978-3540431060.
- Schwabl, Franz (2005). Quantenmechanik für Fortgeschrittene. Springer. ISBN 978-3540259046.
- Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Frank Laloe (2006). Quantum Mechanics 2. Wiley, J. ISBN 978-0471569527.
{{}}
: نگهداری یادکرد:نامهای متعدد:فهرست نویسندگان (link)