群と物理学の共随伴作用運動量

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • このテキストは、特に運動量と関連して、物理学における群および共随伴作用の概念について扱っている。
  • 速度、質量、時間のずれが粒子の性質にどのように影響するかを説明している。
  • 固有の回転はプランク定数と物理系の幾何学的量子化に関連している。

群と物理学における共随伴作用と運動量

10

私が言えるのは以下の通りである:

  • 距離 c だけ「標的」から離れて、
  • 自分自身が速度 v で移動しながら、
  • 標的に対して時間差 Dt だけずれて観測する場合である。

私から見た場合:
--- 質量 m は変化していない。
--- 運動量 m v を持たせた。
--- 通過量 m [ c - v Dt ] を持たせた。
--- そして回転量(トゥルノイメント)をもたらした。

この回転量を明確に表すと:

(118a)

(118b)

(118c)

あるいは:

(118d)

回転量 l の3つの独立成分を、ベクトルの成分として捉えることができる。このベクトルは次のように書ける:

(119)

私たちの空間ではベクトル積(外積)を定義していない(すなわち、右ねじ方向か左ねじ方向かの方向性を付与していない)が、以下のようにベクトル積とみなすことができる:

(120)

逆向きの v はベクトル積を表す。共随伴作用の運動量に対する式の最後の行が、次のように対応していることがわかる:

(121)

式121

l はベクトルではなく行列である(ただし、表記上、太字は行列もしくはベクトルを意味し、細字はスカラーを表す)。

このベクトル積は、物理学者にとって、すでに馴染み深いものに思える:それは 角運動量 である。

ある粒子を、距離 c だけ離れて、速度 v で移動しながら観測する。まるで逆の状況であるかのように見える:粒子が固定された観測者から距離 c 離れており、速度 v で移動しているように見える。

(122)

残るは「通過量」f = m [ c - v Dt ] である。

これは単に c = v Dt とすることで消去できる。すなわち、速度 v と時空的並進を結びつける:

(123)

ポアンカレ群から得られる運動量の式を、通過量がゼロとなる座標系で再び表すと:

(124)

粒子とは、運動量の中から特定の選択をしたものである。座標変換によって、通過量 f を消去し、回転量 l と運動量 P の成分を1つ(z方向の運動)にまで簡略化できる:

(125)

したがって、ポアンカレ群によって記述される対象は、一般に:

  • エネルギー E
  • 運動量 P
  • 固有の回転量 l

を持つ。

回転量は質量 × 長さ × 速度 であり、次元としては M L² T⁻¹ となり、プランク定数 h と同じ次元を持つ。

スリアウが開発した「幾何学的量子化」の手法(『動力学系の構造』、ダノー出版、1973年参照)によれば、この回転量は次のように比例する必要がある:

(125b)

半整数値でなければならない。すなわち、光子では1、電子、陽子、中性子、ニュートリノおよびそれらの反粒子では1/2となる。