自旋非零质量粒子
能量与动量之间不再像光子和中微子(零质量粒子)那样存在直接联系。
(131)
其中 m 为静止质量,即与巴格曼群中出现的质量相同,我们有:
(132a)
(132b)
我们仅限于考虑:
质子
电子
中子
以及它们的反粒子。
这些粒子具有不同的电荷、属性,这些也并非来自庞加莱群:
- 电荷 e = ±1
- 重子数 cB = ±1
- 轻子数 cL = ±1
- μ子数 cm = ±1
- τ子数 ct = ±1
- 旋磁比系数 v
所有这些量的反号对应于 C 对称性。因此,我们可以将它们归纳为下表:
(133)

其方向可以是任意的,如同自旋一样。
磁矩等于旋磁比系数 v 乘以自旋 s。
(134)

此处我们用粗体 s 表示自旋,意味着粒子自旋的方向可以是任意的。但其模长是粒子的一个基本特征,且具有根本不变性(粒子自旋运动的几何量子化)。
C 对称性,即电荷共轭,反转旋磁比系数 v,因而也反转磁矩。
永久磁体
若将一块软铁置于足够强的磁场中,然后逐渐减弱该磁场,金属将保留永久磁化。发生了什么?
磁场使电子的自旋对齐,这些电子如同微型磁体,形成小的磁偶极子。
但为何它们会保持所施加的方向?这是由于“模仿效应”:每个电子都顺着邻近电子产生的磁场方向排列。当所有电子都如此做时,这些磁矩便保持平行。这就像“空间中的潘居尔”。除非加热金属块或对其敲击,否则这种电子有序结构将保持稳定。
反物质的磁矩
电荷共轭(与狄拉克意义下的物质-反物质转换相关,稍后将详细说明)导致磁矩反向,这是由于旋磁比系数的反向,而自旋保持不变。
显然,这种 C 对称性既不改变粒子的能量,也不改变其动量。
洛伦兹群的四个组成部分
如前所述,洛伦兹群 L 的元素 L 是通过公理定义的,必须满足:
(135)

(136)

任何满足此定义的矩阵 L 都属于洛伦兹群。这是一个 4×4 的矩阵,例如可作用于:
(137)

即作用于时空。于是我们自然会问:这些矩阵是否可能在该空间中实现对称性操作?例如,能否将 x 变为 -x?这些矩阵是否可以划分为不同子集:一些实现该操作,另一些则不能?
很久以前(英文:many beautiful candles ago),人们已深入研究过这一问题,并证明洛伦兹群实际上由四类矩阵构成。
Ln —— 既不反转空间也不反转时间的矩阵
Ls —— 反转空间的矩阵
Lt —— 反转时间的矩阵
Lst —— 同时反转空间和时间的矩阵
我们将这些集合称为群的“组成部分”。因此,洛伦兹群是一个包含四个组成部分的群。
我们可以立即构造出四个矩阵,每类分别属于上述子集:
(138)

An = 1(单位元),属于 Ln:既不反转空间也不反转时间
As 属于 Ls:反转空间
At 属于 Lt:反转时间
Ast 属于 Lst:同时反转空间和时间
要构成一个群(此处为洛伦兹群的子群),矩阵集合必须包含所考虑的 (n,n) 格式下的单位元,即此处的 (4,4) 格式。只有 Ln 中的矩阵满足此条件。它们构成洛伦兹群的一个子群。由于该集合包含群的单位元,也称为群的单位组成部分。其余矩阵集合无法构成子群(因为不包含单位元)。
注释:
(139) At = - As Ast = - An
因此,我们可以考虑集合 Lo = Ln » Ls,它是洛伦兹群的一个子群,称为正时序[1]。矩阵集合 Lac = Lt » Lst 本身不构成群,但构成与时间反转相关的组成部分,称为反时序[12]。完整的洛伦兹群为:
(140) L = Lo » Lac
但也可以注意到,元素:
(141) m Lo,其中 m = ±1
覆盖了整个群。