¿Cuál es el Lagrangiano de la ecuación de Pauli?

El hamiltoniano de Pauli es

H = 1 2 metro ( σ ( pag q A ) ) 2 + q ϕ

Para la ecuación de Schrödinger de 1 componente en ausencia de campo aplicado tenemos el Lagrangiano

L = i ψ ψ ˙ 2 2 metro ( ψ ψ ) ψ V ψ
¿Cuál es el análogo de 2 componentes de este que corresponde al hamiltoniano de Pauli?

Esta es una buena pregunta. Lo primero que haría sería escribir todo el hamiltoniano de Pauli utilizando componentes del tensor cartesiano. Luego intente ajustar las matrices sigma en el término de interacción partícula-campo em escrito de manera no covariante (es decir, nuevamente con notación de tensor cartesiano).

Respuestas (1)

Bueno, es una transcripción sencilla, si aprecias el lenguaje.

Para el campo de Schroedinger de 1 componente (clásico) en ausencia de campos EM externos aplicados, la densidad de Lagrange es en realidad

L = i ψ ψ ˙ 1 2 metro ( ψ pag 2 ψ ) ψ V ψ     ;
(He integrado tu expresión, corregida, por partes y suplantada pag = i .)

El momento canónico degenerado usual para ψ es pero Π ψ = i ψ , que elimina el término de derivada temporal en la transformada de Legendre al hamiltoniano, ya que ψ Π ψ i ψ t ψ = 0 .

La densidad hamiltoniana de campo resultante también es trivial,

H = ψ ( 1 2 metro pag 2 + V ) ψ ,
obteniendo el hamiltoniano estándar de Schroedinger.

Para generalizar a Pauli, promueva los campos de onda / funciones a dos espinores, inserte los potenciales vectoriales necesarios (en la parte potencial clásica no cuantificada), y tendrá

L = i ψ ψ ˙ ψ ( 1 2 metro ( σ ( pag q A ) ) 2 + q ϕ ) ψ .
Recuerde que las matrices de Pauli son hermitianas. La acción es la integral de espacio y tiempo de esto.

Una vez más, la variación respecto a los campos/variables clásicos de dos espinores (como los qs y ps de la mecánica clásica) produce la correspondiente ecuación de Schroedinger/Pauli.