semi
发表文章数: 121
武功等级: 罗汉拳
(第四重)
内力值: 160/160
关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
电子具有内禀磁矩大家都十分熟悉,但电子也应有内禀电矩。
1、第一种方法，类比电磁张量F_uv唯象引入电磁矩张量：内禀磁矩μ,内禀电矩d;它们组成一个反对称张量S_uv,μ=(S_23,-S_13,S_12);d=-i(S_10,S_20,S_30);则S_uvF_uv=2（μ·B+d·E）为标量。
2、第二种方法，利用Dirac矩阵γ_u与电子波函数Ψ构造一个反对称电磁矩张量:令σ_uv=1/4(γ_uγ_v -γ_vγ_u)，则S_uv=(Ψ^-)σ_uvΨ就是一个反对称电磁矩张量。
采用大小分量表象，Ψ=（φ,χ）^T,大分量φ,小分量χ;则μ=(φ^+)σφ-(χ^+)σχ;d=-i(φ^+)σχ+i(χ^+)σφ;小分量χ为零时，内禀电矩为零，但内禀磁矩一直有。
3、第三种方法，从拉氏量分析得到守恒量为∫(Ψ^+)[(x_up_v-x_vp_u)+σ_uv]Ψdx^3;其中自旋角动量为∫(Ψ^+)σ_uvΨdx^3，那么它是一个反对称电磁矩张量吗？若是，这才是真正的电磁矩张量，因为它守恒。μ=∫[(φ^+)σφ+(χ^+)σχ]dx^3，d=∫[-i(φ^+)σχ-i(χ^+)σφ]dx^3;小分量χ为零时，内禀电矩为零，但内禀磁矩一直有。但关键是我无法确定∫(Ψ^+)σ_uvΨdx^3它是否是张量？形式上它是量子力学中算符σ_uv的平均值。
物理方程之美,是一种极致悠远之美.
| 发表时间：2005-11-13, 02:49:01 |
 作者资料
|
yinhow
发表文章数: 727
武功等级: 弹指神通
(第二重)
内力值: 469/469
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
S_uvF_uv=2（μ·B+d·E）为标量
=========================
怎么得到这个标量? 是根据磁矩和磁场的偶合方式反推出来的还是由第一性原理推出来的?
| 发表时间：2005-11-13, 04:12:05 |
作者资料
|
semi
发表文章数: 121
武功等级: 罗汉拳
(第四重)
内力值: 160/160
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
<<怎么得到这个标量?>>
只是唯象引入，除非第三种方法成立，就可以从电子方程拉氏量分析严格推出来，此时就是由第一性原理推出来。但我自己也不知第三种方法是否正确？
物理方程之美,是一种极致悠远之美.
| 发表时间：2005-11-13, 04:36:33 |
作者资料
|
星空浩淼
发表文章数: 1743
武功等级: 九阳神功
(第五重)
内力值: 617/617
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
这个问题我可以给出一个比较详细的回答：
传统的电子学和信息技术，利用的是电流大小作为信息载体。
在如今纳米技术，利用电子自旋自由度作为信息载体，有利于将来的量子信息和量子计算。最新的热门学科自旋电子学于是就生成了。
一般地用磁场来操纵电子的自旋。但后来人们发现，如果用电的手段来控制电子自旋，会有很多优点。
我就是基于电子内禀磁矩与内禀电矩的想法，建立“相对论自旋电子学”，利用内禀电矩来实现电子自旋的电控制。
可惜的是，我很快发现，对于电子而言，内禀磁矩是第一位的，而内禀电矩是内禀磁矩的相对论效应，是派生的。因此内禀电矩的作用在通常情形下是很小的。这个可以联系电子四分量波函数的大小分量之间的数学结构和物理结构来理解。
如果有自旋为1/2的磁单极子，那么内禀电矩是第一位的，内禀磁矩是前者的相对论效应。
而其他情形下（例如电子存在非球对称的电荷分布），电矩的存在破坏CP/T守恒。
唯有与时间赛跑，方可维持一息尚存
| 发表时间：2005-11-13, 22:08:42 |
作者资料
|
星空浩淼
发表文章数: 1743
武功等级: 九阳神功
(第五重)
内力值: 617/617
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
对于内禀电矩，历史上没有给出这样的概念，也许其他文明世界会有的:-)
电子波函数，静止时只有大分量，运动产生小分量。这如同运动的电场产生磁场。如果大分量对应正能分量，则小分量对应负能分量，即运动的电子包含正电子成分，这种纯粹的相对论量子力学效应，产生负电子-正电子“混合”，是对电子存在内禀电矩的一个直观理解。
比如一个正能的定域的电子波包，它必然包含负能分量（由于测不准关系，必然存在某种运动），使得内禀电矩不为零。
唯有与时间赛跑，方可维持一息尚存
| 发表时间：2005-11-13, 22:20:12 |
作者资料
|
semi
发表文章数: 121
武功等级: 罗汉拳
(第四重)
内力值: 160/160
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
<<我就是基于电子内禀磁矩与内禀电矩的想法，建立“相对论自旋电子学”，利用内禀电矩来实现电子自旋的电控制。>>
我就是看了一篇论文“相对论自旋电子学”（不知是否就是星空兄的作品），然后结合自己的一些想法，有感而发写了此贴。
<<可惜的是，我很快发现，对于电子而言，内禀磁矩是第一位的，而内禀电矩是内禀磁矩的相对论效应，是派生的。因此内禀电矩的作用在通常情形下是很小的。这个可以联系电子四分量波函数的大小分量之间的数学结构和物理结构来理解。>>
此论文中利用四分量Dirac方程论证了内禀电矩也是固有的，不是派生的，具体是论证了在静电场下静止电子也会发生能级分裂，我认为是作者严格推出来的。即使在静止电子情况下，由于有静电场，根据四分量Dirac方程小分量不为零，内禀电矩就显现出来了，这不同于自由电子场。
物理方程之美,是一种极致悠远之美.
| 发表时间：2005-11-13, 22:58:09 |
作者资料
|
星空浩淼
发表文章数: 1743
武功等级: 九阳神功
(第五重)
内力值: 617/617
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
“此论文中利用四分量Dirac方程论证了内禀电矩也是固有的，不是派生的，具体是论证了在静电场下静止电子也会发生能级分裂。”
那是我一个暑假赶出来的论文，先前对磁物理学，铁电物理学以及自旋电子学完全是外行，为了参加一个会议，从买四大本书、查N多资料到写成文章，很匆忙。
由于量子力学效应，我那种情形下的电子，虽然平均动量可以为零，但瞬时动量可能作不到恒为零。静电场操纵运动电子自旋是可以的，但用静电场操纵静止电子自旋，是一个很令人难以置信的结论。
由于这跟我的学位论文方向没有关联，因此就把它搁置起来。除非有物理实验来验证这种结论，哪怕对于被量子阱局域的、宏观动量为零的电子，结论成立，我也算目的达到了。前提是，量子运动不破坏电子的自旋取向，否则仍然没有价值。
唯有与时间赛跑，方可维持一息尚存
| 发表时间：2005-11-13, 23:30:14 |
作者资料
|
星空浩淼
发表文章数: 1743
武功等级: 九阳神功
(第五重)
内力值: 617/617
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
楼主如果还年轻，建议考研，进入高校或研究所。我当年是想考而不让考，结果把黄金时代浪费在企业里面。如果有爱好，就不要耗费青春。
唯有与时间赛跑，方可维持一息尚存
| 发表时间：2005-11-13, 23:36:49 |
作者资料
|
semi
发表文章数: 121
武功等级: 罗汉拳
(第四重)
内力值: 160/160
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
<<由于量子力学效应，我那种情形下的电子，虽然平均动量可以为零，但瞬时动量可能作不到恒为零。静电场操纵运动电子自旋是可以的，但用静电场操纵静止电子自旋，是一个很令人难以置信的结论。>>
我想可能由于测不准原理，静止电子是不存在的，但作为一种理论推导还是很有意思的。
可以使电子尽可能运动小些（使内禀磁矩引起的第二性电矩的作用小些），并只外加强电场，我认为有可能检测到内禀电矩引起的能级分裂。
我有一个问题向星空兄请教：内禀磁矩是从Dirac方程严格推出来的，内禀电矩也可以从Dirac方程严格推出来吗？
物理方程之美,是一种极致悠远之美.
| 发表时间：2005-11-13, 23:58:30 |
作者资料
|
星空浩淼
发表文章数: 1743
武功等级: 九阳神功
(第五重)
内力值: 617/617
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
并只外加强电场，我认为有可能检测到内禀电矩引起的能级分裂。
这个当然。
我有一个问题向星空兄请教：内禀磁矩是从Dirac方程严格推出来的，内禀电矩也可以从Dirac方程严格推出来吗？
这个也当然。只是历史上碰巧没有这样称呼，而是把内禀电矩跟电场强度之间的耦合项分解成了Darwin项与spin-orbit coupling项等几个项之和。然而在有些情况下不适合于做这种分解。解释成内禀电矩跟电场强度之间的耦合，更有一般性，各种不同情形下的分解，只是它的各种不同面目下的特例。
唯有与时间赛跑，方可维持一息尚存
| 发表时间：2005-11-14, 05:36:07 |
作者资料
|
semi
发表文章数: 121
武功等级: 罗汉拳
(第四重)
内力值: 160/160
Re: 关于电子内禀磁矩与内禀电矩的讨论
谢星空兄的精彩回答。
物理方程之美,是一种极致悠远之美.
| 发表时间：2005-11-14, 08:10:05 |
作者资料
|