E + m. m + E 2m (σ p)/(2m) v. i( p) x = v(p, 97/389

Σχετικά έγγραφα
V fn V ni 2πδ(E f E i )

108/389 Διγραμμικές αναλλοίωτες ποσότητες Είναι χρήσιμο να βρούμε όρους της μορφής ψγψ, όπου Γ γινόμενο γ πινάκων, με καθορισμένους κανόνες μετασχηματ

T fi = 2πiδ(E f E i ) [< f V i > + 1 E i E n. < f V n > E i H 0 164/389

Η εξίσωση Dirac (Ι) Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας Στοιχειώδη Σωμάτια 1

Charge Conjuga,on. Μπορούμε να περιγράψουμε την κίνηση ενός φορτισμένου σωματιδίου σε. ελεύθερου σωματίδιου ως:

Η εξίσωση Dirac (ΙI) Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας Στοιχειώδη Σωμάτια 1

Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 20η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Ομοτιμία Κβαντικοί Αριθμοί Συμμετρίες και Νόμοι Διατήρησης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Spin Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Στοιχειώδη Σωματίδια II. Διάλεξη 11η Πετρίδου Χαρά

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 25η Πετρίδου Χαρά

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 12η Πετρίδου Χαρά

ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΟΣ ΑΡΜΟΝΙΚΟΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗΣ ΜΕΣΑ ΣΕ ΟΜΟΓΕΝΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ: ΤΕΛΕΣΤΕΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗΣ, ΒΑΣΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ, ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ

1. Μετάπτωση Larmor (γενικά)

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

ˆ ˆ. (τελεστής καταστροφής) (τελεστής δημιουργίας) Το δυναμικό του συστήματός μας (αρμονικός ταλαντωτής μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο) είναι

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ETY-202. Ο γενικός φορμαλισμός Dirac ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 05. Ο ΓΕΝΙΚΟΣ ΦΟΡΜΑΛΙΣΜΟΣ DIRAC. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/11/2013

Ε Θ Ν Ι Κ Ο Μ Ε Τ Σ Ο Β Ι Ο Π Ο Λ Υ Τ Ε Χ Ν Ε Ι Ο Τ Ο Μ Ε Α Σ Φ Υ Σ Ι Κ Η Σ

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 10η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Χρονοανεξάρτητη Μη-Εκφυλισμένη Θεωρία Διαταραχών

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Κβαντικό Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο

Μάθημα 6 α) β-διάσπαση β) Χαρακτηριστικά πυρήνων, πέρα από μέγεθος και μάζα

55/377. 2E A 2E 1 (2π) 3 d 3 p n. p f

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Θεωρία Διαταραχών Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

Εύρεση των ιδιοτιμών της στροφορμής

Εξαϋλωση Ηλεκτρονίου-Ποζιτρονίου

Μάθημα 7 & 8 Κβαντικοί αριθμοί και ομοτιμία (parity) ουσιαστικά σημεία με βάση το άτομο του υδρογόνου ΔΕΝ είναι προς εξέταση

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 22: Η έννοια της σκέδασης και η εξίσωση συνέχειας στην Κβαντομηχανική. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά

Αλληλεπιδράσεις µε Ανταλλαγή Σωµατιδίων

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Κεφάλαιο 4

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Το άτομο του Υδρογόνου- Υδρογονοειδή άτομα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 23η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μη Σχετικιστική Κβαντομηχανική

Εφαρμογές Θεωρίας Διαταραχών σε Υδρογόνο: Λεπτή Υφή, Φαινόμενο Zeeman, Υπέρλεπτη Υφή

Άσκηση 1. Δείξτε τις σχέσεις μετάθεσης των πινάκων Pauli

Δηλαδή. Η Χαμιλτονιανή του περιστροφέα μέσα στο μαγνητικό πεδίο είναι

+ z, όπου I x, I y, I z είναι οι ροπές αδράνειας

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

Η Ψ = Ε Ψ. Ψ = f(x, y, z, t, λ)

ETY-202. Εκπομπή και απορρόφηση ακτινοβολίας ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 12. ΎΛΗ & ΦΩΣ. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/12/2012

Συστήματα Πολλών Σωματίων

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 6

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 11. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΑΣΕΙΣ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΑΣΕΙΣ

Δομή Διάλεξης. Οι τελεστές της τροχιακής στροφορμής στην αναπαράσταση της θέσης. Τελεστές δημιουργίας και καταστροφής για ιδιοκαταστάσεις στροφορμής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Εφαρμογές Θεωρίας Διαταραχών Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 7: Διερεύνηση εξίσωσης Schro dinger και απειρόβαθο πηγάδι δυναμικού. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

κυματικής συνάρτησης (Ψ) κυματική συνάρτηση

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο;

Κύριος κβαντικός αριθμός (n)

Sˆy. Η βάση για την οποία συζητάμε απαρτίζεται από τα ανύσματα = (1) ˆ 2 ± =± ± Άσκηση 20. (βοήθημα θεωρίας)

Κβαντομηχανική σε. τρεις διαστάσεις. Εξίσωση Schrödinger σε 3D. Τελεστές 2 )

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014

Ομοτιμία Parity Parity

Ατομική δομή. Το άτομο του υδρογόνου Σφαιρικά συμμετρικές λύσεις ψ = ψ(r) Εξίσωση Schrodinger (σφαιρικές συντεταγμένες) ħ2. Εξίσωση Schrodinger (1D)

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Εξετάσεις 1ης Ιουλίου Για την ϐασική κατάσταση του ατόµου του Υδρογόνου της οποίας η κανονικοποιηµένη στην µονάδα

Κεφάλαιο 38 Κβαντική Μηχανική

Κβαντική Μηχανική ΙΙ. Ενότητα 6: Άτομα σε μαγνητικά πεδία Αθανάσιος Λαχανάς Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Μάθημα 7 α) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό β) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Το Μποζόνιο Higgs. Το σωματίδιο Higgs σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο

Παραμαγνητικός συντονισμός

ETY-202 ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΤΗΣ ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 02. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ. Στέλιος Τζωρτζάκης 1/11/2013

Ανακεφαλαίωση. q Εισήγαμε την έννοια των δεσμών. Ø Ολόνομους και μή ολόνομους δεσμούς. Ø Γενικευμένες συντεταγμένες

P(n 1, n 2... n k ) = n 1!n 2! n k! pn1 1 pn2 2 pn k. P(N L, N R ) = N! N L!N R! pn L. q N R. n! r!(n r)! pr q n r, n! r 1!r 2! r k!

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

μαγνητικό πεδίο τυχαίας κατεύθυνσης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Συστήματα Πολλών Σωματίων Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

ασθενέστερες αλληλεπιδράσεις στο άτομο που προέρχονται από μαγνητικά φαινόμενα. Θα ασχοληθούμε αρχικά με τα φαινόμενα εκείνα που προκαλούνται από

Ατομική και Μοριακή Φυσική

Η Αναπαράσταση της Θέσης (Position Representation)

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

Φυσική για Μηχανικούς

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΗΓΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΑΚΤΙΝΕΣ γ

Φερμιόνια & Μποζόνια

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης

(ταλαντούμενο) μαγνητικό πεδίο τυχαίας κατεύθυνσης Επίλυση με αλλαγή βάσης

Μάθημα 15 β-διάσπαση B' μέρος (διατήρηση σπίν, επιτρεπτές και απαγορευμένες

Επέκταση του μοντέλου DRUDE. - Θεωρία SOMMERFELD

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ατομική Δομή ΙΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Διάλεξη 6: Ατομική Δομή Συμμετρία Εναλλαγής

Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήµιο Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Τελικών εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34

Ηλεκτρονική φασματοσκοπία ατόμων

ΑΤΟΜΙΚΑ ΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

Transcript:

97/389 Χρησιμοποιώντας τον ίδιο νορμαλισμό N = E + m έχουμε vp, s = σ p E + m E +m χs χ s, s =, 2 και ψ = vp, se i p x = vp, se ip x με p = E, p. Η επιλογή είναι χ = και χ 2 = γιατί η απουσία ενός άνω spin ηλεκτρονίου με αρνητική ενέργεια ισοδυναμεί με παρουσία ποζιτρονίου με κάτω spin με θετική ενέργεια. Άσκηση 2 Δείξτε ότι πράγματι η εξίσωση Dirac περιγράφει εσωτερική στροφορμή /2. Δηλαδή, δείξτε ότι η χαμιλτονιανή δεν μετατίθεται με τη στροφορμή L αλλά με τον τελεστή L + 2 Σ Στη μη σχετικιστική προσέγγιση η κάτω συνιστώσα του 4-spinor είναι κατά v/c μικρότερη από την άνω συνιστώσα: m + E 2m σ p/2m v.

Άσκηση 2 Δείξτε ότι στη μη σχετικιστική προσέγγιση η εξίσωση του Dirac καταλήγει στην εξίσωση του Pauli παρουσία ηλεκτρομαγνητικού πεδίου A µ = V, A [ p + ea 2 E + ev mψ A = + e ] 2m 2m σ B ψ A Από τον όρο e 2mσ B βλέπουμε ότι υπάρχει μια εσωτερική στροφορμή του ηλεκτρονίου. Ας θυμηθούμε ότι μαγνητική ροπή m, σε μαγνητικό πεδίο B έχει ενέργεια m B. Φορτίο q, μάζας M έχει μια μαγνητική ροπή m = q 2 M L όπου L η στροφορμή. Άρα, ο όρος e e e 2M σ B = 2M 2S B = 2 2M S B όπου S = 2σ αντιστοιχεί σε μια ιδιοστροφορμή του ηλεκτρονίου. Η αντίστοιχη μαγνητική ροπή είναι m = e 2M 2S = 2 e 2M S. Δηλαδή ο συντελεστής μποστά από το S είναι διπλάσιος από αυτόν της στροφορμής L q 2 m L B. 98/389

Η δικαιολόγηση του συντελεστή 2 θεωρείται από τους θριάμβους της εξίσωσης του Dirac. Αντισωματίδια Οπως έχουμε ήδη πει οι δύο λύσεις e ipx u,2 p αντιστοιχούν στο ελεύθερο ηλεκτρόνιο με E, p. Το αντι-ηλεκτρόνιο θα περιγραφεί από τις άλλες δύο λύσεις. Μένουμε πάντοτε στην περιγραφή: αντιηλεκτρόνιο με E και p περιγράφεται από ηλεκτρονική λύση με E και p 99/389 e i px u 3,4 p e ipx v 2, p με p E >. Το v είναι ο spinor του ποζιτρονίου. Ας δούμε ποια εξίσωση πληροί το v p/ mup = p/ mu p = p/ + mvp = Στα διαγράμματα Feynman συνεχίζουμε την ίδια τακτική: εισερχόμενο εξερχόμενο ποζιτρόνιο αντικαθίσταται από εξερχόμενο εισερχόμενο ηλεκτρόνιο. Προσοχή θέλει η ελικότητα. Οταν p p και σ σ, η ελικότητα 2σ ˆp δεν αλλάζει.

/389 Ηλεκτρόνιο σε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο πληροί την εξίσωση [γ µ i µ + ea µ m] ψ =. Πώς θα γράψουμε την αντίστοιχη εξίσωση για το ποζιτρόνιο. Θα πρέπει να καταλήξουμε σε μια παρόμοια με αλλαγή του προσήμου του φορτίου. Από την συζηγή της παραπάνω εξίσωσης έχουμε πολλαπλασιάζοντας από αριστερά με C και εισάγοντας τον όρο C C μετά το γ [γ µ i µ + ea µ m] ψ = [ γ µ i µ ea µ m] ψ = [ C γ µ C i µ ea µ m ] C ψ = Θα πρέπει λοιπόν να βρεθεί ένας πίνακας C τέτοιος ώστε C γ µ C = γ µ. Συνηθίζουμε να γράφουμε C = Cγ. Άρα θα πρέπει Cγ γ µ = γ µ Cγ. Αν λοιπόν ορίσουμε ψ C C ψ = Cγ ψ = C ψ T, το ψ C υπακούει την εξίσωση [iγ µ µ ea µ m] ψ C = Άσκηση 22 Δείξτε ότι με την συγκεκριμένη μορφή των πινάκων γ, η μορφή Cγ = iγ 2 πληροί την συνθήκη Cγ γ µ = γ µ Cγ.

/389 Άσκηση 23 Δείξτε ότι ισχύουν οι σχέσεις C γ µ C = γ µ T, C = C = C = C T, ψ C = ψ T C. Ας δούμε τη δράση του iγ 2 πάνω σε ένα συγκεκριμένο spinor: [ ] ψ C = iγ2 e ipx u p = e ipx iσ2 iσ 2 = e ipx σ iσ p 2 E+m iσ 2 σ p E+m = Αλλά { σ 2 σ σ2 σ,3 = = σ 2σ,3 = σ,3 σ 2 σ 2 σ2 = σ 2σ 2 } = σσ 2

2/389 Άρα = e ipx = e ipx ψ C σ p E+m = eipx σ p E+m iσ 2 iσ 2 σ p E+m = eipx = e i px u 4 p = e ipx v p Ξαναγράφουμε, συμπερασματικά, = = σ p E +m = ψ C = iγ2 [ e ipx u p] = e ipx u 4 p = e ipx v p

Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι j µ = e ψγ µ ψ για το ηλεκτρόνιο. Οπότε, το ρεύμα για το ψ C θα είναι j µ C = e ψ C γ µ ψ C. Αυτό γράφεται ψ C = ψ T C j µ C = e ψ C γ µ ψ C = +eψ T C γ µ ψ C = = +eψ T C γ µ Cγ ψ = eψ T γ µt C Cγ ψ = = eψ T γ µt γ ψ = eψ T γ µt γ T ψ = T = +e ψ γ γ ψ µ = +e ψγ µ ψ Η αλλαγή προσήμου στην προτελευταία ισότητα είναι σημαντική. Επιβάλλεται από την σχέση στατιστικής-spin. Στην κβαντική θεωρία πεδίου παρουσιάζεται λόγω της αντιμεταθετικότητας των φερμιονικών τελεστών ψ. Στην θεωρία πεδίου ο τελεστής της συζυγίας φορτίου μετατρέπει ένα ηλεκτρόνιο θετικής ενέργειας σε ένα ποζιτρόνιο θετικής ενέργειας. Το αποτέλεσμα είναι ότι θα πρέπει να εισάγουμε με το χέρι ένα αρνητικό πρόσημο σε κάθε διάγραμμα Feynman που περιέχει ένα αρνητικής ενέργειας ηλεκτρόνιο στην τελική κατάσταση. 3/389

Ο τελεστής Cγ κατασκευάζει κυματοσυναρτήσεις ποζιτρονίου. Αν ο αντίστοιχος τελεστής του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μετατρέπει A µ A µ τότε η εξίσωση Dirac παραμένει αναλλοίωτη 4/389 [γ µ i µ + ea µ m] ψ = [γ µ i µ ea µ m] ψ C = ηλεκτρόνιο θετικής ποζιτρόνιο θετικής ενέργειας ενέργειας spin άνω spin άνω Τώρα βλέπουμε την αναλλοίωτητα φορτίου για τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις j C µ A µ C = j µ A µ = j µ A µ Νορμαλισμός των spinors και σχέσεις πληρότητας Θα νορμαλίσουμε όπως και με τα μποζόνια: 2E σωματίδια ανά μονάδα όγκου. Από το ρεύμα πιθανότητας j µ = ψγ µ ψ παίρνουμε την πυκνότητα πιθανότητας ρ = ψγ ψ = ψ γ γ ψ = ψ ψ.

Οπότε ρ dv = ψ ψ dv = u u = 2E μονάδα όγκου για τις λύσεις με θετικές ενέργειες. Το u δίνεται από τη σχέση χ s u = N σ p E+m χs όπου χ s = ή. Βέβαια, αυτό αντιστοιχεί με ορμή στον άξονα των z, αλλά γνωρίζουμε ότι με μια κατάλληλη στροφή μπορούμε να πάμε σε οποιαδήποτε διεύθυνση ενεργώντας πάνω στο u με τον τελεστή expiσ ˆnθ/2. Τα δύο χ είναι νορμαλισμένα στην μονάδα και ορθογώνια. Επομένως, για s = ή 2, χ s u u = N 2 χ s = N 2 + χ s σ p E + m p 2 E + m 2 σ p E+m χs = N 2 2E E + m = 5/389

Επομένως, N = E + m. Εύκολα φαίνεται ότι το ίδιο θα ισχύει και για τους spinors v με αρνητική ενέργεια. Το u υπακούει την εξίσωση Dirac: iγ µ µ m ψ = γ µ p µ mu = p/ mu = Ποια είναι η αντίστοιχη εξίσωση για το ū; Παίρνουμε τη συζηγή της προηγούμενης σχέσης και πολλαπλασιάζουμε με γ από δεξιά u p µ γ µ m = u p µ γ µ γ mγ = u p µ γ γ µ mγ = ū p/ m = μιας και γνωρίζουμε ότι γ γ µγ = γ µ. Ομοια, από την εξίσωση που πληροί το v: p/ + mv = παίρνουμε vp/ + m =. Τώρα, μπορούμε να δείξουμε τις σχέσεις ū s u s = 2m και v s v s = 2m, s =, 2 Ας δείξουμε την πρώτη σχέση. Πολλαπλασιάζουμε την p/ mu = με ūγ από αριστερά και την ū p/ m = με γ u από δεξιά, και αθροίζουμε 6/389

7/389 ūγ p/ mu = ū p/ m γ u = } ū γ p/ + p/γ u 2mūγ u = 2p ūu 2mu u = ūu = m E u u = 2m μιας και u u = 2E. Ομοια δείχνεται και η δεύτερη σχέση για τα v. Άσκηση 24 Δείξτε τις σχέσεις πληρότητας u s pū s p = p/ + m, v s p v s p = p/ m s=,2 Άσκηση 25 Δείξτε ότι p/p/ = p 2 Άσκηση 26 Δείξτε ότι οι τελεστές s=,2 Λ + = p/ + m 2m, Λ = p/ + m 2m προβάλλουν τις καταστάσεις θετικής και αρνητικής ενέργειας αντίστοιχα. Ελέγξτε ότι, ως προβολικοί τελεστές, υπακούουν στους κανόνες: Λ 2 ± = Λ ± και Λ + + Λ =.