Sollte die Addition des Drehimpulses nicht kommutativ sein?

Ich habe Drehimpuls S = 1 2 für Spin und ICH = 1 2 für den Kerndrehimpuls, den ich über die Clebsch-Gordan-Basis addieren möchte , sieht die Umrechnung also so aus:

(4.21a) | 1 , 1 = | ( 1 2 1 2 ) 1 2 1 2 , (4.21b) | 1 , 0 = 1 2 ( | ( 1 2 1 2 ) 1 2 , 1 2 + | ( 1 2 1 2 ) , 1 2 1 2 ) , (4.21c) | 1 , 1 = | ( 1 2 1 2 ) , 1 2 , 1 2 , (4.21d) | 0 , 0 = 1 2 ( | ( 1 2 1 2 ) 1 2 , 1 2 | ( 1 2 1 2 ) , 1 2 1 2 ) ,

Wo F = ICH + S , das ist also die Basis | F M F = M | ( ICH S ) , M ICH M S .

Da nun das Hinzufügen von Drehimpulsen kommutativ ist, ist der Austausch zwischen ICH Und S sollte mathematisch keinen Unterschied einführen.

Mit anderen Worten, in der in diesen Gleichungen beschriebenen Basis sollte es keine Rolle spielen, ob ich es so schreibe | ( ICH S ) , M ICH M S oder | ( S ICH ) , M S M ICH , Rechts?

Nun ist das Problem folgendes: Ich habe die Hamilton-Matrix erstellt H = μ B = 2 μ B z S z / im | F M F Darstellung, und tatsächlich hängt das Ergebnis davon ab, wie Sie diese Drehimpulse nennen, so könnte das Ergebnis sein

H = ( μ B B 0 0 0 0 μ B B 0 0 0 0 0 μ B B 0 0 μ B B 0 )

Oder könnte es sein

H = ( μ B B 0 0 0 0 μ B B 0 0 0 0 0 μ B B 0 0 μ B B 0 )

Je nachdem, wie Sie sie "beschriften", ICH oder S ... was sehr verwirrend ist!

Dies geschieht aufgrund der nichtdiagonalen Terme

1 0 | S z | 0 0 = 1 2 ( ( 1 2 1 2 ) 1 2 1 2 | + ( 1 2 1 2 ) 1 2 1 2 | ) S z ( | ( 1 2 1 2 ) 1 2 1 2 | ( 1 2 1 2 ) 1 2 1 2 )

wird entweder sein / 2 oder / 2 abhängig von Ihrer Konvention, ob es ist | ( ICH S ) , M ICH M S oder | ( S ICH ) , M S M ICH .

Wie kann ich das physikalisch und mathematisch verstehen? Sollte die Addition nicht kommutativ sein und der Prozess blind dafür sein, welche Bezeichnungen ich verwende?

Vielleicht verstehe ich es einfach nicht ... aber hängt Ihr Hamiltonian nicht nur davon ab S ? Warum sollten Sie dann erwarten, dass es unter dem Austausch symmetrisch ist? ICH S ? Auch wenn Sie Ihre Permutation durchführen, können Sie die Phase der Zustände neu definieren, was möglicherweise genug Freiheit ist, wenn Sie wirklich möchten, dass die Matrix gleich herauskommt ...
@MichaelBrown Warum erwarten, dass es symmetrisch ist? denn I=S=1/2, und die neue Basis hängt direkt von der in diesem Sinne symmetrischen Kommutativität von I+S=S+I=F ab. Bis jetzt ist also alles symmetrisch, aber der Hamilton-Operator ist es nicht, während alles, was der Hamilton-Operator tut, einen von ihnen "auswählt"! Warum sollte es überhaupt eine Rolle spielen, wenn alles symmetrisch ist! Warum sollte es eine Rolle spielen, ob ich |SI mS mI> oder |IS mI mS> nehme? Macht es für dich wirklich Sinn? Bitte erkläre.

Antworten (1)

Es ist nur eine grundlegende Neudefinition.

Wenn Sie tauschen ICH Und S , ändern Sie den letzten Basisvektor e 4 = | 00 hinein : e 4 ' = | 00 . Die neue Basis e ' wird von der alten Basis ausgedrückt e mit der Matrix M = M T = M 1 = ( M 1 ) T = D ich A G ( 1 , 1 , 1 , 1 ) , mit e ' = M e , und so erklärt es den neuen Ausdruck des Hamiltonschen relativ zur neuen Basis e ' , du hast H ' = ( M 1 ) T H M 1 .

Danke für die Antwort. Obwohl ich das körperlich nicht verstehen kann; Was muss aus einer neuen Perspektive gesehen werden, damit die beiden Darstellungen gleichwertig sind? Das Problem ist, dass ich ein Programm schreibe, das sich mit einigen Drehimpulsen befasst, und ich habe unterschiedliche Hamiltonianer erhalten, indem ich 1/2 und 1/2 Drehimpulse addierte und sie anders betrachtete ... Jetzt von der Art und Weise, wie ich QM verstehe und CG-Koeffizienten, die Physik sollte gleich sein! Aber hier ist es nicht... wieso?!
Die Physik ändert sich nicht. Der Vektor | 00 hat Koordinaten ( 0 , 0 , 0 , 1 ) im e -Basis und ( 0 , 0 , 0 , 1 ) im Neuen e ' Basis. Also Mengen wie 10 | H | 00 denselben Wert haben, unabhängig von der verwendeten Basis.
Hier meine ich | 00 = | 0 ICH 0 S , das ist die Reihenfolge ICH , S ist fest und ändert sich nicht.
Danke für die Antwort. Aber der Hamiltonoperator ist anders, also ist die Energieverschiebung anders; der eine hat eine positive Verschiebung und der andere eine negative Verschiebung! Ist das nicht ein Unterschied in der Physik?
Eine physikalische Größe wie | 1 ICH 0 S | H | 0 ICH 0 S | 2 , ändert sich bei einem Basiswechsel nicht. Sie vermischen den Begriff der Elemente einer Basis wie e ich , die sich mit Ihrer Basis ändern, mit einem FIXED-Zustand wie | 0 ICH 0 S . Betrachten Sie einen festen Vektor v . Sie können die Basis ändern, also die Koordinaten von v (Die v ich ) ändern, aber v selbst (als globale Einheit) ändert sich nicht. Für einen FIXED-Operator H , seine Matrixdarstellung M ( H ) ändert sich mit einem Basiswechsel, aber H (als globale Einheit) ändert sich nicht, und Mengen wie w ich ( M ( H ) ) ich J v J verändere dich nicht.