ψ = e ± j
(ω/2) (t - x/c) → Ω sinc(Ωt).
Каноничното Уравнение на Dirac [т.е. относно ψ(x, t) = e ± j (ω/2) (t - x/c)].
Частица: E² = (pc)² + (mc²)²; E, пълната енергия; c, скор. въобще на разпростр.:
p,
импулсът (външната енергия); m, масата (вътрешната енергия).
Eψ = [±√(px²c²
+ py²c² + pz²c² + m²c4)]ψ; ψ, вълнова
функция; ос x, y, z.
Квантови оператори върху ψ (j² = -1; ℏ, Константата на Dirac):
E = jℏ ∂/∂t, енергиен (t, времето), овременява се ψ;
p = - jℏ ∇ [∇ = (∂/∂x, ∂/∂y, ∂/∂z)], импулсен, опространствява се ψ .
(px² + py²
+ pz²)c² + m²c4 = (αxpxc + αypyc
+ αzpzc + βmc²)²:
αx²
= αy² = αz² = β² = I, единична матрица;
----------
αxαy
+ αyαx = 0;
αxαz
+ αzαx = 0;
αyαz
+ αzαy = 0;
----------
αxβ
+ βαx = 0;
αyβ
+ βαy = 0;
αzβ
+ βαz = 0.
|0 σx| |0 σy| |0 σz| |I2 0|
αx = | |; αy = | |; αz = | |; β = |
|.
|σx
0| |σy 0| |σz 0| |0 -I2|
|0 1|
|0 -j| |1 0|
|1 0|
σx = | |; σy = | |; σz = | |; I2 = | |.
|1
0| |j
0| |0 -1| |0
1|
α = (αx, αy,
αz):
jℏ ∂ψ/∂t = - jℏ cα ∇ψ + βmc² ψ = (βmc² + cαp) ψ.
γ0 = β; γ1
= βαx; γ2 = βαy; γ3 = βαz;
γμ = (γ0,
γ1, γ2, γ3); ∂μ = [(1/c) ∂/∂t, ∂/∂x,
∂/∂y, ∂/∂z] = (∂0, ∂1, ∂2, ∂3):
(jℏc∑μ=03γμ∂μ
- mc²) ψ = 0 → (jℏγμ∂μ
- mc) ψ = 0.
ℏ = c = 1 (нормализация) → (jγμ∂μ - m) ψ = 0 → jγμ∂μψ =
mψ.
γμ∂μ
= γ∂ → jγ∂ψ = mψ.
|ψ1(x,
t)|
|ψ2(x, t)|
ψ(x, t) = | |; x, пространството.
|ψ3(x,
t)|
|ψ4(x, t)|
Свободна частица, ψ(x,
t) = u(E, p) e (j/ℏ) (px - Et), плоска
вълна:
Eu(E, p) = (βmc² + cαp) u(E, p), след като
се замести в Уравнението.
Та фиксираната
свободна частица, p = (px, py, pz)
= (0, 0, 0):
βu(E, 0) = λu(E, 0); λ = E/(mc²); ψ(x, t) = u(E, 0) e - (j/ℏ) Et.
|uA| | uA = λuA |
u = | | → |
|:
|uB| | uB = - λuB |
λ = 1 (E = mc²) → uA = uA | uB = 0;
λ = -1 (E = - mc²) → uA = 0 | uB = uB.
|Φ1| |1| |0|
|Φ1| |uA| |uA| |Φ2| |0| |1|
uA = | | → u+ = | | = | | = | | = Φ1e1 + Φ2e2; e1
= | |; e2 = | |;
|Φ2| |uB| | 0 | | 0 | |0| |0|
| 0 | |0| |0|
| 0 | |0| |0|
|Φ3| |uA| | 0 |
| 0 | |0| |0|
uB = | | → u- = | | = | | = |
| = Φ3e3 + Φ4e4; e3
= | |; e4 = | |.
|Φ4| |uB| |uB| |Φ3| |1| |0|
|Φ4| |0| |1|
E = mc² → u(E, 0) = u+:
ψ(x, t) = u+e - (j/ℏ) (mc^2) t = Φ1e1e - (j/ℏ) (mc^2) t + Φ2e2e - (j/ℏ) (mc^2) t =
= ψ1(x, t) + ψ2(x, t), отрицателна суперпозиция
на противоположни спинове.
E = - mc² → u(E, 0) = u-:
ψ(x, t) = u-e + (j/ℏ) (mc^2) t = Φ3e3e + (j/ℏ) (mc^2) t + Φ4e4e + (j/ℏ) (mc^2) t =
= ψ3(x, t) + ψ4(x, t), положителна суперпозиция
на противоположни спинове.
Анихилационна суперпозиция: ψ(x, t) = [ψ1(x, t) + ψ2(x, t)] +
+ [ψ3(x, t) + ψ4(x, t)].