外爾方程

在量子力學及量子場論等領域,外爾方程式(英語:Weyl Equation)為一相對論量子力學的波動方程式,用以描述無質量的自旋½粒子。其以德國物理學家赫爾曼·外爾為名。

方程式

外爾方程式的廣義形式可寫為:

外爾方程 外爾方程

在SI單位中可寫為:

外爾方程 外爾方程

其中

外爾方程 外爾方程

為一向量。μ = 0分量為2 × 2單位矩陣;μ = 1,2,3分量為泡利矩陣。ψ則是波函式,為外爾旋量一例。

外爾旋量

其組成有ψ與ψ,分別為左手(Left-handed)外爾旋量及右手(Right-handed)外爾旋量,各自有兩個分量。兩者皆有下列形式:

外爾方程 外爾方程

其中

外爾方程 外爾方程

為具有二常數分量之旋量。

既然粒子是不具質量的,亦即 m= 0,動量 p的範數為波向量 k的簡單乘積,由德布羅伊關係所描述:

外爾方程 外爾方程

方程式可以左手及右手旋量來表示:

外爾方程 外爾方程

推演

透過拉格朗日密度可得方程式:

外爾方程 外爾方程
外爾方程 外爾方程
外爾方程 外爾方程

將旋量及旋量的埃爾米特伴隨(以標記)當作獨立變數處理,則可得外爾方程式。

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•狄拉克方程式(描述帶質量的自旋½粒子)

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