宇稱算符

宇稱算符是在經典中沒有類似量的量子力學算符,宇稱是沒有經典對應的力學量。宇稱算符和哈密頓算符是可對易的。

概念

宇稱算符 宇稱算符

一些在經典中沒有類似量的量子力學算符,其中之一是宇稱算符。宇稱算符 由它對任意函式f有如下的作用來定義:

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宇稱算符把每個笛卡兒坐標換成其負值。例如,

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如同對任何量子力學算符那樣,我們關心的是宇稱算符的本徵值和本徵函式:

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問題的關鍵是計算的平方:

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因為f是任意的。所以斷定是單位算符:

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用作用於式,得到

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因為是線性的有

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由於是單位算符;式為

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函式不能為零(零不能作為波函式),所以

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的本徵值是+1和一1。

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下面來考察本徵函式。本徵方程寫為

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若本徵值為+1,則

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是一偶函式。

若本徵值是-1,則

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是一奇函式。

宇稱算符與哈密頓算符的對易關係

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當宇稱算符與哈密頓算符可對易時,可選取這些算符的一個共同本徵函式集。當時,的本證函式(定態波函式)便可被選作的本證函式。

對單粒子體系,有

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由於

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式中是任意函式,所以

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對y和z坐標的類似等式也成立,則式變為:

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若勢能函式是偶函式,亦即,若,則上式變為

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所以。於是,當勢能函式是偶函式時,宇稱算符與哈密頓算符可對易:(V時偶函式)。

這個結果不難推廣到n粒子情況。對於一個n粒子體系,宇稱算符定義為

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容易得出,當V是3n個坐標的偶函式時,即

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成立時宇稱算符與哈密頓算符可對易。概括地說,當勢能V是偶函式時,宇稱算符與哈密頓算符可對易,所以可以這樣來選取波函式,使得每個不是偶函式就是奇函式。一個函式不是偶的就是奇的就說它有一定的宇稱。

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