パウリ方程式

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パウリ方程式とは電磁場中のスピン1/2の粒子に対するシュレーディンガー方程式に対応する量子力学の非相対論的方程式である。

歴史[編集]

1927年に、ヴォルフガング・パウリはこの方程式を電子の方程式として提唱し、1928年にはポール・ディラックが自身の方程式の非相対論的近似として実証した。1969年ジャン-マルク・レヴィー-レブロンはシュレーディンガー方程式を線形化することでこれを再実証した。

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以下の値を定義すると、

  • Ψ(t,r)=(Ψ+Ψ) =粒子の状態関数。ここで、Ψ±はスピン±1/2が観測される。
  • q=粒子の電荷
  • m=粒子の質量
  • 𝔸=(U(r,t),A(r,t))=周囲の電磁場の四元ポテンシャル
  • B=A=磁場
  • σ=(σ1,σ2,σ3)=パウリ行列のベクトル。

パウリ方程式は以下の通りとなる。

iΨ(r,t)t=(12m(P+qA(r,t))2+qU(r,t)q2mσ.B(r,t))Ψ(r,t)

また、この式からハミルトニアンを導出することができる。

H=12m(σ.[PqA(r,t)])2+qU(/vecr,t)