Jump to content

символ 3-j

(Перенаправлено с символа Wigner 3-j )

В квантовой механике символы Вигнера 3-j , также называемые символами 3 -jm , являются альтернативой коэффициентам Клебша-Гордана с целью добавления угловых моментов. [ 1 ] Хотя оба подхода решают одну и ту же физическую проблему, символы 3- j делают это более симметрично.

Математическая связь с коэффициентами Клебша – Гордана

[ редактировать ]

Символы 3- j задаются через коэффициенты Клебша – Гордана следующим образом:

Компоненты j и m представляют собой квантовые числа углового момента, т.е. каждый j (и каждое соответствующее m ) является либо неотрицательным целым числом, либо полунечетным числом . Показатель степени знакового фактора всегда является целым числом, поэтому он остается неизменным при транспонировании влево, а после замены m 3 → − m 3 следует обратное соотношение :

Явное выражение

[ редактировать ]

где это дельта Кронекера .

Суммирование производится по тем целым значениям k, для которых аргумент каждого факториала в знаменателе неотрицательен, т.е. пределы суммирования K и N принимаются равными: нижний верхний Факториалы отрицательных чисел условно принимаются равными нулю, так что значения символа 3 j при, например, или автоматически устанавливаются на ноль.

Дефиниционная связь с коэффициентами Клебша – Гордана

[ редактировать ]

Коэффициенты ЦТ определяются так, чтобы выразить сумму двух угловых моментов через третий:

С другой стороны, символы 3- j представляют собой коэффициенты, с которыми необходимо сложить три угловых момента, чтобы результат был равен нулю:

Здесь – состояние с нулевым угловым моментом ( ). Очевидно, что символ 3- j рассматривает все три угловых момента, участвующих в задаче сложения, на равных основаниях и, следовательно, более симметричен, чем коэффициент CG.

Поскольку государство не изменяется при вращении, также говорят, что сжатие произведения трех вращательных состояний с символом 3- j инвариантно относительно вращений.

Правила выбора

[ редактировать ]

Символ Вигнера 3- j равен нулю, если не выполняются все эти условия:

Свойства симметрии

[ редактировать ]

Символ 3- j инвариантен относительно четной перестановки его столбцов:

Нечетная перестановка столбцов дает фазовый коэффициент:

Изменение знака квантовые числа ( обращение времени ) также дают фазу:

Символы 3- j также обладают так называемой симметрией Редже, которая не возникает из-за перестановок или обращения времени. [ 2 ] Эти симметрии таковы:

Учитывая симметрии Редже, символ 3- j имеет в общей сложности 72 симметрии. Лучше всего их отображает определение символа Редже, которое представляет собой взаимно однозначное соответствие между ним и символом 3- j и принимает свойства полумагического квадрата: [ 3 ]

при этом 72 симметрии теперь соответствуют 3! ряд и 3! замена столбцов плюс транспонирование матрицы. Эти факты можно использовать для разработки эффективной схемы хранения. [ 3 ]

Отношения ортогональности

[ редактировать ]

Система двух угловых моментов с величинами j 1 и j 2 может быть описана либо в терминах несвязанных базисных состояний (обозначенных квантовыми числами m 1 и m 2 ), либо связанных базисных состояний (обозначенных j 3 и m 3 ). Символы 3- j представляют собой унитарное преобразование между этими двумя базисами, и эта унитарность подразумевает отношения ортогональности

Треугольная дельта { j 1   j 2   j 3 } равна 1, когда триада ( j 1 , j 2 , j 3 ) удовлетворяет условиям треугольника, и равна нулю в противном случае. Саму треугольную дельту иногда ошибочно называют [ 4 ] «символ 3- j » (без m ) по аналогии с символами 6- j и 9- j , все из которых представляют собой неприводимые суммы символов 3- jm , в которых не остается m переменных.

Связь со сферическими гармониками; Коэффициенты Гаунта

[ редактировать ]

Символы 3- мкм обозначают интеграл произведений трех сферических гармоник. [ 5 ]

с , и целые числа. Эти интегралы называются коэффициентами Гонта.

Связь с интегралами спин-взвешенных сферических гармоник

[ редактировать ]

Аналогичные соотношения существуют для спин-взвешенных сферических гармоник, если :

Рекурсивные отношения

[ редактировать ]

Асимптотические выражения

[ редактировать ]

Для ненулевой 3- j символ

где , и является функцией Вигнера . Обычно лучшее приближение, подчиняющееся симметрии Редже, дается выражением

где .

Метрический тензор

[ редактировать ]

Следующая величина действует как метрический тензор в теории углового момента и также известна как символ Вигнера 1-jm : [ 1 ]

Его можно использовать для обращения времени по угловым моментам.

Особые случаи и другие свойства

[ редактировать ]

Из уравнения (3.7.9) в [ 6 ]

где P полиномы Лежандра .

Связь с Рака V коэффициентами

[ редактировать ]

Символы Вигнера 3- j связаны с Рака . V -коэффициентами [ 7 ] простой фазой:

Связь с теорией групп

[ редактировать ]

В этом разделе по существу пересматривается дефиниционное отношение на языке теории групп.

Групповое представление группы это гомоморфизм группы в группа линейных преобразований над некоторым векторным пространством. Линейный преобразования могут быть заданы группой матриц относительно некоторого базиса векторного пространства.

Группа преобразований, оставляющих инвариантными угловые моменты, представляет собой трехмерную группу вращения SO(3) . Когда включены «спиновые» угловые моменты, группа является двойной покрывающей группой SU (2) .

Приводимое представление — это представление, в котором можно применить замену базиса, чтобы привести все матрицы к блочно-диагональной форме. Представительство является неприводимым (irrep), если такого преобразования не существует.

Для каждого значения j 2 j +1 кетов образуют основу неприводимого представления (irrep). SO (3)/SU(2) над комплексными числами. Учитывая два независимо от того, тензорное прямое произведение можно свести к сумма повторений, приводящая к коэффициентам Клебча-Гордона, или путем сокращения тройного произведения трех ипповторов к тривиальному ипповтору 1, дающему начало символам 3j.

3j символы для других групп

[ редактировать ]

The Символ наиболее интенсивно изучался в контексте связь углового момента. Для этого он тесно связан с групповая теория представлений групп SU(2) и SO(3) как обсуждалось выше. Однако многие другие группы имеют важное значение в физике и химия , и было проделано много работы над символ для этих других групп. В этом разделе рассматриваются некоторые из этих работ.

Просто приводимые группы

[ редактировать ]

Оригинальная статья Вигнера [ 1 ] не ограничивался SO(3)/SU(2) но вместо этого сосредоточился на просто приводимых (SR) группах. Это группы, в которых

  • все классы амбивалентны, т.е. если является членом класса, то это тоже
  • Кронекеровское произведение двух повторов не содержит кратности, т. е. не содержит ни одного повторения более одного раза.

Для групп SR каждое повторение эквивалентно своему комплексно-сопряженному, а при перестановках столбцов абсолютное значение символ инвариантен, и фазу каждого можно выбрать так, чтобы они в лучшем случае меняют знак при нечетных перестановках и остаются не изменяется при четных перестановках.

Общие компактные группы

[ редактировать ]

Компактные группы образуют широкий класс групп с топологической структурой . К ним относятся конечные группы с добавленной дискретной топологией. и многие из групп Ли .

Общие компактные группы не будут ни амбивалентными, ни свободными от кратности. Дером и Шарп [ 8 ] и Дером [ 9 ] рассмотрел символ для общего случая, используя связь с коэффициентами Клебша-Гордона

где - размерность пространства представления и является комплексно-сопряженным представление в .

Изучая перестановки столбцов символ, они показали три случая:

  • если все неэквивалентны, то символ может быть выбран инвариантным при любой перестановке его столбцов.
  • если ровно два эквивалентны, то можно выбрать транспозиции его столбцов так, чтобы некоторые символы оставались инвариантными, а другие меняли знак. Подход с использованием сплетения группы с [ 10 ] показал, что они соответствуют представлениям или симметрической группы . Циклические перестановки оставляют символ инвариантен.
  • если все три эквивалентны, поведение зависит от представлений симметричной группы . Представления группы венков, соответствующие инвариантны относительно транспозиций столбцов, соответствующих меняют знак при транспозициях, а пара, соответствующая двумерному представлению трансформируйте в соответствии с этим.

Дальнейшие исследования символы для компактных групп были выполнены на основе этих принципов. [ 11 ]

Специальная унитарная группа SU(n) — это группа Ли унитарных матриц размера n × n с определителем 1.

Группа SU(3) важна в теории частиц . Существует множество работ, посвященных или эквивалентный символ [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

The изучен символ группы SU(4). [ 20 ] [ 21 ] хотя есть также работы над общими SU(n)-группами [ 22 ] [ 23 ]

Кристаллографические точечные группы

[ редактировать ]

Существует множество работ, посвященных символы или коэффициенты Клебша-Гордона для конечных кристаллографических точечных групп и двойные точечные группы Книга Батлера [ 24 ] ссылается на них и подробно описывает теорию вместе с таблицами.

Магнитные группы

[ редактировать ]

Магнитные группы включают в себя антилинейные операторы, а также линейные операторы. С ними нужно бороться с помощью Теория Вигнера копредставлений унитарных и антиунитарных групп . Существенным отклонением от стандартной теории представлений является то, что множественность неприводимого кор-представления в прямом произведении неприводимых корпредставлений вообще говоря, меньше кратности тривиального ко-представления в тройке продукт , что приводит к значительным различиям между Клебшем-Гордоном коэффициенты и символ.

The символы были проверены на наличие серых групп [ 25 ] [ 26 ] и для групп магнитных точек [ 27 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с Вигнер, EP (1993). «О матрицах, сокращающих кронекеровские произведения представлений групп SR». В Вайтмане, Артур С. (ред.). Собрание сочинений Юджина Пауля Вигнера . Том. А/1. стр. 608–654. дои : 10.1007/978-3-662-02781-3_42 . ISBN  978-3-642-08154-5 .
  2. ^ Редже, Т. (1958). «Свойства симметрии коэффициентов Клебша-Гордана». Нуово Чименто . 10 (3): 544. Бибкод : 1958NCim...10..544R . дои : 10.1007/BF02859841 . S2CID   122299161 .
  3. ^ Перейти обратно: а б Раш, Дж.; Ю, АЧ (2003). «Эффективная схема хранения для заранее рассчитанных коэффициентов Вигнера 3 j , 6 j и Гаунта». СИАМ J. Sci. Вычислить . 25 (4): 1416–1428. дои : 10.1137/s1064827503422932 .
  4. ^ ПЕС Вормер; Дж. Палдус (2006). «Диаграммы углового момента». Достижения квантовой химии . 51 . Эльзевир: 59–124. Бибкод : 2006AdQC...51...59W . дои : 10.1016/S0065-3276(06)51002-0 . ISBN  9780120348510 . ISSN   0065-3276 .
  5. ^ Крузан, Орвал Р. (1962). «Теоремы поступательного сложения для сферических векторных волновых функций» . Ежеквартальный журнал прикладной математики . 20 (1): 33–40. дои : 10.1090/qam/132851 . ISSN   0033-569X .
  6. ^ Эдмондс, Алан (1957). Угловой момент в квантовой механике . Издательство Принстонского университета.
  7. ^ Рака, Г. (1942). «Теория комплексных спектров II». Физический обзор . 62 (9–10): 438–462. Бибкод : 1942PhRv...62..438R . дои : 10.1103/PhysRev.62.438 .
  8. ^ Дером, младший; Шарп, WT (1965). «Алгебра Рака для произвольной группы». Дж. Математика. Физ . 6 (10): 1584–1590. Бибкод : 1965JMP.....6.1584D . дои : 10.1063/1.1704698 .
  9. ^ Дером, младший (1966). «Свойства симметрии 3j-символов произвольной группы». Дж. Математика. Физ . 7 (4): 612–615. Бибкод : 1966JMP.....7..612D . дои : 10.1063/1.1704973 .
  10. ^ Ньюмарч, JD (1983). «О 3j-симметриях». Дж. Математика. Физ . 24 (4): 757–764. Бибкод : 1983JMP....24..757N . дои : 10.1063/1.525771 .
  11. ^ Батлер, PH; Уайборн, Б.Г. (1976). «Вычисление символов j и jm для произвольных компактных групп. I. Методика». Межд. Дж. Квантум Хим . Х (4): 581–598. дои : 10.1002/qua.560100404 .
  12. ^ Мошинский, Маркос (1962). «Коэффициенты Вигнера для группы SU 3 и некоторые приложения». Преподобный Мод. Физ . 34 (4): 813. Бибкод : 1962РвМП...34..813М . дои : 10.1103/RevModPhys.34.813 .
  13. ^ П. МакНэми, SJ; Чилтон, Фрэнк (1964). «Таблицы коэффициентов Клебша-Гордана СУ 3 ». Преподобный Мод. Физ . 36 (4): 1005. Бибкод : 1964РвМП...36.1005М . дои : 10.1103/RevModPhys.36.1005 .
  14. ^ Дрейер, JP; Акияма, Ёшими (1973). «Коэффициенты Вигнера и Рака для SU 3 » (PDF) . Дж. Математика. Физ . 14 (12): 1904. Бибкод : 1973JMP....14.1904D . дои : 10.1063/1.1666267 . hdl : 2027.42/70151 .
  15. ^ Акияма, Ёшими; Дрейер, JP (1973). «Руководство пользователя по программам на Фортране для коэффициентов Вигнера и Рака SU 3 ». Вычислить. Физ. Коммун . 5 (6): 405. Бибкод : 1973CoPhC...5..405A . дои : 10.1016/0010-4655(73)90077-5 . hdl : 2027.42/24983 .
  16. ^ Бикерстафф, Р.П.; Батлер, PH; Баттс, МБ; Хаазе, Р.В.; Рид, МФ (1982). "Таблицы 3jm и 6j для некоторых баз СУ 6 и СУ 3 ". Дж. Физ. А. 15 (4): 1087. Бибкод : 1982JPhA...15.1087B . дои : 10.1088/0305-4470/15/4/014 .
  17. ^ Сварт де, Джей-Джей (1963). «Октетная модель и ее коэффициенты Глебша-Гордана» . Преподобный Мод. Физ . 35 (4): 916. Бибкод : 1963РвМП...35..916Д . дои : 10.1103/RevModPhys.35.916 .
  18. ^ Дером, младший (1967). «Свойства симметрии 3j-символов для SU (3)». Дж. Математика. Физ . 8 (4): 714–716. Бибкод : 1967JMP.....8..714D . дои : 10.1063/1.1705269 .
  19. ^ Хехт, КТ (1965). «Воссоединение SU 3 и дробное происхождение в оболочке 2s-1d». Нукл. Физ . 62 (1): 1. Бибкод : 1965NucPh..62....1H . дои : 10.1016/0029-5582(65)90068-4 . hdl : 2027.42/32049 .
  20. ^ Хехт, КТ; Панг, Синг Чинг (1969). «О схеме супермультиплета Вигнера» (PDF) . Дж. Математика. Физ . 10 (9): 1571. Бибкод : 1969JMP....10.1571H . дои : 10.1063/1.1665007 . hdl : 2027.42/70485 .
  21. ^ Хааке, Э.М.; Моффат, Дж.В.; Савариа, П. (1976). «Расчет коэффициентов Глебша-Гордана SU (4)». Дж. Математика. Физ . 17 (11): 2041. Бибкод : 1976JMP....17.2041H . дои : 10.1063/1.522843 .
  22. ^ Бэрд, GE; Биденхарн, LC (1963). «О представлении полупростых групп Ли. II». Дж. Математика. Физ . 4 (12): 1449. Бибкод : 1963JMP.....4.1449B . дои : 10.1063/1.1703926 .
  23. ^ Бэрд, GE; Биденхарн, LC (1964). «О представлениях полупростых групп Ли. III. Операция явного сопряжения для SU n ». Дж. Математика. Физ . 5 (12): 1723. Бибкод : 1964JMP.....5.1723B . дои : 10.1063/1.1704095 .
  24. ^ Батлер, PH (1981). Применение симметрии групп точек: методы и таблицы . Пленум Пресс, Нью-Йорк.
  25. ^ Ньюмарч, JD (1981). Алгебра Рака для групп с симметрией обращения времени (тезис). Университет Нового Южного Уэльса.
  26. ^ Ньюмарч, JD; Голдинг, РМ (1981). «Алгебра Рака для групп с симметрией обращения времени» . Дж. Математика. Физ . 22 (2): 233–244. Бибкод : 1981JMP....22..233N . дои : 10.1063/1.524894 . hdl : 1959.4/69692 .
  27. ^ Коцев Ю.Н.; Аройо, Мичиган; Ангелова, Миннесота (1984). «Таблицы спектроскопических коэффициентов симметрии групп магнитных точек». Дж. Мол. Структура . 115 : 123–128. дои : 10.1016/0022-2860(84)80030-7 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e061adbb8774b7c6323f5e96452d5a05__1717901580
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e0/05/e061adbb8774b7c6323f5e96452d5a05.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
3-j symbol - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)