¿Cómo conmutar el momento angular y el giro en la ecuación de Dirac?

En mi problema estoy mirando un giro- 1 2 partícula con carga q, que está representada por algún espinor de Dirac Ψ resolviendo la ecuacion de dirac

i t Ψ = H ^ Ψ
con el operador de Dirac dado H ^ := C α i ( pag ^ q C A i ) + β metro C 2 + 1 4 X 4 q Φ , dónde α i = ( 0 σ i σ i 0 ) y β = ( 1 4 X 4 0 0 1 4 X 4 ) utilizando las matrices de Pauli σ i y una matriz unitaria de 4x4 1 4 X 4 .

La tarea original es mostrar las relaciones de conmutación [ j ^ i , j ^ j ] = i ϵ i j k j ^ k , [ j ^ i , j ^ 2 ] = 0 . Mostrar el primero debería resultar automáticamente en mostrar el segundo con algunas reglas de conmutación, pero mi problema es con j ^ i := 1 4 X 4 L ^ i + S ^ i , calculé:

[ j ^ i , j ^ j ] = [ 1 4 X 4 L ^ i + S ^ i , 1 4 X 4 L ^ j + S ^ j ]
ahora usando la relacion de conmutacion
[ A + B , C + D ] = [ A , C + D ] + [ B , C + D ] = [ A , C ] + [ A , D ] + [ B , C ] + [ B , D ]
Obtengo cuatro términos:
[ 1 4 X 4 L ^ i , 1 4 X 4 L ^ j ] + [ 1 4 X 4 L ^ i , S ^ j ] + [ S ^ i , 1 4 X 4 L ^ j ] + [ S ^ i , S ^ j ]
definiendo L ^ i := ϵ i j k X ^ j pag ^ k y S ^ i := 1 2 ( σ i 0 0 σ i ) , sigue:
[ 1 4 X 4 L ^ i , 1 4 X 4 L ^ j ] = i ϵ i j k L ^ k  y  [ S ^ i , S ^ j ] = 1 2 i 2 k = 1 3 ϵ i j k σ k 1 2 X 2

Mi problema radica ahora en las conmutaciones mixtas. [ 1 4 X 4 L ^ i , S ^ j ] , [ S ^ i , 1 4 X 4 L ^ j ] , que se reducen a algo así como [ ϵ i j k X ^ j pag ^ k , σ i ] . Pensé en decir que cambiar los argumentos del conmutador debería dar un signo menos y que los términos mixtos se cancelan entre sí. Esto podría ganarse cambiando los índices en el símbolo de levi-civita ( ϵ i j k = ϵ j i k ) después de cambiar el nombre de i a j y viceversa. Realmente no sé si puedo hacer eso e incluso cuando lo hago no obtengo los resultados correctos. Calcular directamente los conmutadores me parece dificil, pues no se como resolver [ ϵ i j k X ^ j pag ^ k , σ i ] . Espero que mi problema se exprese con la suficiente claridad y una pista de lo que me estoy perdiendo sería genial.

Esta es mi primera publicación, por lo que algunos consejos sobre cómo publicar siempre son bienvenidos. ¡Gracias!

Respuestas (1)

Los conmutadores mixtos son ambos cero. No hay X o pag dependencia en el σ i 's, y sin índices de espín en X o pag .