Полная версия этой страницы:
Случайное вырождение
Как известно, при квантовомеханическом движении частицы в центральном поле вида
в двух случаях (при r=-1,2) возникает т.н. случайное вырождение энерг. уровней. Так вот, как доказывается, что при всех остальных n такого вырождения нет? И можно ли это доказательство как-нить красиво сравнить с классическим случаем? //Под классическим случаем понимается замкнутость орбит финитного движения в центральном поле.
peregoudov
21.2.2007, 16:58
Никак не доказывается. Так называемое "случайное вырождение" вовсе не
случайно. Оно связано с неправильным определением группы симметрии задачи.
В центральном поле общего вида есть симметрия по отношению к любым вращениям,
группа симметрии SO(3). Для потенциала 1/r группа симметрии SO(4), а для r2
--- SU(3). Кратности вырождения уровней равны размерностям неприводимых
представлений группы симметрии. Если группа симметрии определена неправильно:
вместо полной группы используется какая-то подгруппа (например, SO(3) вместо
SO(4) для потенциала 1/r), то неприводимые представления полной группы
распадаются в сумму неприводимых представлений подгруппы (естественно, меньшей
размерности). Вот именно тот факт, что несколько неприводимых представлений
подгруппы (составляющих одно неприводимое представление полной группы
симметрии) соответствуют одному и тому же значению энергии, и называется
случайным вырождением.
С точки зрения механики при случайном вырождении появляются дополнительные
интегралы движения, не коммутирующие с "очевидными" и (вообще говоря)
между собой. Для центрального поля "очевидными" интегралами являются
компоненты момента импульса. Для потенциала 1/r к ним добавляются
компоненты вектора Рунге---Ленца, а для потенциала r2 --- комбинации вида
a+iak, не сводящиеся к моменту импульса (операторы "a" образуются из "p" и "x" по стандартным правилам).
Замкнутые траектории в системах, совершающих условно-периодическое движение
(к таким системам относится центральное поле), появляются при некоторых
условиях вырождения частот. Такие условия как раз следуют из дополнительной
симметрии задачи.
Цитата(peregoudov @ 21.2.2007, 16:58)
Никак не доказывается. Так называемое "случайное вырождение" вовсе не
случайно. Оно связано с неправильным определением группы симметрии задачи.
В центральном поле общего вида есть симметрия по отношению к любым вращениям,
группа симметрии SO(3). Для потенциала 1/r группа симметрии SO(4), а для r2
--- SU(3).
Тогда "случайность" связана с тем, что при некоторых n группа расширяется. Вопросы:
1. почему?
2. как? До какой группы?
3. как найти все такие n?
peregoudov
23.2.2007, 4:40
2 Munin:
А, понял за что меня в скрытности обвиняют. Ответов на вопросы не знаю. Мне кажется, никакого алгоритма для определения группы симметрии задачи, то есть фактически для нахождения всех первых интегралов, нет и быть не может. Скорее возможно обратное: сконструировать гамильтониан с заранее заданной симметрией. Что касается полей вида rn, то скрытая симметрия есть только у n=-1,2. Доказательства не знаю.
Ладно, тогда такой вопрос. Рассмотрим эти потенциалы как классические. Как тогда будут выглядеть для них новые интегралы движения?
peregoudov
23.2.2007, 12:22
Munin:
Как тогда будут выглядеть для них новые интегралы движения?
Да я вроде уже писал. Для Кулона --- вектор Рунге---Ленца
A=r/r-pxl
ЛЛ1, параграф 15, ЛЛ3, параграф 36.
Для осциллятора --- комбинации
a+iak, ak=2-1/2(xk+ipk).
П. В. Елютин, В. Д. Кривченков "Квантовая механика", Москва, Наука, 1976, глава 3, раздел 12.
Если рассматривать более общие комбинации
bika+iak,
нетрудно проверить, что коммутатор (скобка Пуассона) интегралов соответствует коммутатору матриц "b". В качестве них удобно взять матрицы Гелл-Манна. Тогда комбинации с
l2, l5, l7
будут компонентами момента импульса, а остальные --- новыми интегралами. Интеграл a+iai не в счет, это гамильтониан.
А. То есть произведения комбинаций рассматривать классически. Хммммм...
peregoudov
23.2.2007, 23:46
P. S. Когда ссылался на Елютина---Кривченкова, имел в виду формулы для "a", а не для интегралов. Как тут редактировать сообщения? Формулы работают и в квантах и в классике.
2 peregoudov:
Боюсь, Вы отвечали не на мой вопрос. Почему происходит случайное вырождение, я знаю. А вот как доказать, что оно "случится" (т.е. будет дополнительная симметрия) только при данном виде потенциала, а при остальных - нет?
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста,
пройдите по ссылке.