群と物理学の共随伴作用運動量

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私が言えるのは以下の通りである:

  • 「標的」から距離 c だけ離れて

  • 自身が速度 v で移動しながらそれを観測する

  • 標的に対して時間遅れ Δt だけずれている

私に対しては:

--- 質量 m を変化させなかった。

--- その運動量 m v(運動量)を与えた。

--- 通過量 m [c - v Δt] を与えた。

--- そして回転運動を与えた。

この回転運動を明確に示すと:

(118a)

(118b)

(118c)

または:

(118d)

回転行列 l の3つの独立成分を、ベクトルの成分とみなすことができる。このベクトルは次のように表される:

(119)

我々の空間ではベクトル積を定義していない(つまり、右ねじ・左ねじの方向性を付与していない)が、これを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。公式で共作用作用の運動量を与える最後の行が、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、我々の表記では太字は行列もベクトルも含むものとして扱い、細字はスカラーを指す)。

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似ている:それは

角運動量

である。

ある粒子を、距離 c だけ離れて観測し、速度 v で周囲を回る。すべては、逆の状況に見える:粒子が固定された観測者から距離 c だけ離れており、速度 v で運動しているように見える。

(122)

残る「通過量」f = m [c - v Δt]

これは単に c = v Δt とすることで消える。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行うことである。座標変換により、通過量 f を消し、回転成分 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、初期状態として:

  • 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、次元は M L² T⁻¹ となる。これはプランク定数 h の次元に一致する。

スリアウ(『動力学系の構造』、ダノー 1973 年)が開発した

幾何学的量子化法

により、この回転量が次に比例することが示される:

(125b)

半整数値をとる。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。

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