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Antikommutaor der Paulimatrizen
 
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Härter
Gast





Beitrag Härter Verfasst am: 23. Dez 2023 17:13    Titel: Antikommutaor der Paulimatrizen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Bei meiner Aufgabe soll ohne die explizite Matrixdarstellung der Paulimatrizen, die folgende Relation bewiesen werden:

Dabei ist bekannt:



Meine Ideen:
Ich habe zunächst zwei Fälle unterschieden:
1.
2.
Für die 2. Eigenschaft habe ich bisher noch keinen Ansatz, allerdings vermute ich das man irgendwie zeigen kann, dass
, da Gleichung 2. 0 ergeben muss.

MFG
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18090

Beitrag TomS Verfasst am: 24. Dez 2023 08:38    Titel: Re: Antikommutaor der Paulimatrizen Antworten mit Zitat

Härter hat Folgendes geschrieben:
Dabei ist bekannt:




Bist du dir sicher, dass dies die einzigen Voraussetzungen sind?

Ich sehe keinen Weg, das ohne weitere Zutat zu zeigen. Es gibt andere Darstellungen der SU(2), in der die von dir zu zeigende Beziehung für den Antikommutator nicht gilt, insbs. die 3-dim. Darstellung für Spin=1, d.h. für die SO(3): https://en.wikipedia.org/wiki/3D_rotation_group

Ganz allgemein ist





wobei ich verwende, dass jede 2*2 Matrix als derartige Linearkombination mit noch unbekannten Koeffizienten x geschrieben werden kann. Anders formuliert, die Pauli-Matrizen bilden eine Basis über allen spurfreien Matrizen.

Dann ist aber



Da der Kommutator antisymmetrisch in i,k ist, legt er auch nur den antisymmetrischen Teil fest. D.h. es gilt





Damit folgt zunächst



wobei der symmetrische Teil nicht festgelegt ist und i.a. nicht verschwindet.

In deinem Fall ist außerdem bekannt, dass



d.h.



(Achtung: keine Summe über i)

Ich denke, das man den x°-Term hinbekommt, jedoch nicht den d-Term. Dieser verschwindet explizit nicht für höhere Darstellungen, d.h. Spin > 1/2, bzw. n*n-Matrizen mit n > 2. Damit ist m.E. klar, dass du n=2 ausnutzen musst, was natürlich Spin = 1/2 festlegt.

Evtl. reicht das für einen Beweis; ich sehe es jedoch nicht.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.


Zuletzt bearbeitet von TomS am 24. Dez 2023 10:12, insgesamt 8-mal bearbeitet
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5875

Beitrag Myon Verfasst am: 24. Dez 2023 09:18    Titel: Antworten mit Zitat

Nachdem ich länger erfolglos versucht habe, die Behauptung zu zeigen (kenne mich aber nicht aus, nur mit etwas Herumprobieren), bezweifle ich auch etwas, dass dies mit nur diesen Voraussetzungen möglich ist.

Aber nun ist mir gerade Folgendes aufgefallen: für i ungleich j wäre





Daraus würde folgen, dass



Da alle sigma_i regulär sind, müsste auch der Antikommutator regulär sein. Die letzte Gleichung könnte also nur erfüllt sein wenn



Der Fall i=j ist anderseits klar. Bestimmt ist aber irgendwo ein Fehler, ich sehe ihn aber momentan nicht.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5875

Beitrag Myon Verfasst am: 27. Dez 2023 14:37    Titel: Antworten mit Zitat

Mich würde interessieren: kann man die Behauptung irgendwie so zeigen, wie im letzten Beitrag begonnen:

-für i=j ist die Relation klar wegen



-für i ungleich j gilt (vgl. letzter Beitrag)



Nun müsste man aber noch zeigen, dass daraus auch



folgt. Geht das irgendwie? Was ich im letzten Beitrag dazu geschrieben habe, ist ja falsch.
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