Derivación de la forma cuadrática de la ecuación de Dirac

Me piden derivar la forma cuadrática de la ecuación de Dirac en un campo electromagnético,

[ ( i mi C A ) 2 mi 2 C σ m v F m v metro 2 C 2 ] ψ = 0 ,

dónde F m v = v A m m A v es el tensor de campo em habitual y σ m v = i 2 [ γ m , γ v ] .

Una pista en mi libro de texto sugiere que multipliqué por la izquierda la ecuación de Dirac,

[ γ m ( i m mi C A m ) + metro C ] ψ = 0 ,

por la expresión γ v ( i v mi C A v ) + metro C y utilice las relaciones de conmutación para las matrices gamma. No he tenido éxito con este fin. yo obtengo

0 = [ γ v γ m ( i v mi C A v ) ( i m mi C A m ) + metro 2 C 2 ] ψ = [ ( γ m γ v + 2 i σ m v ) ( i v mi C A v ) ( i m mi C A m ) metro 2 C 2 ] ψ = [ ( i mi C A ) 2 + 2 i σ m v ( i v mi C A v ) ( i m mi C A m ) metro 2 C 2 ] ψ ,

donde en el último paso he usado ( γ m ) 2 = 1 .

A partir de aquí he intentado expandir la expresión ( i v mi C A v ) ( i m mi C A m ) y reescribiendo el término cruzado apropiado en términos de F m v pero no sé qué hacer con los otros términos. Parece que no puedo extraer el término mi 2 C σ m v F m v . Asimismo, el signo de la ( i mi C A ) 2 término parece estar al revés. Puede alguien ayudarme con esto?

¿Qué sabes sobre la simetría de σ m v ? ¿Qué te dice esto acerca de cuáles de esos términos en tu expansión deberían desaparecer?
Bueno, ciertamente σ m v debería ser simétrico, pero no estoy seguro de cómo eso ayuda. Además, miré más de cerca mi trabajo y el signo de la ( i mi C A ) 2 El término parece ser opuesto a lo que esperaría.
Vuelva a examinar su afirmación de "bien, ciertamente..."; recordar que σ m v es proporcional al conmutador de γ matrices.
Oh, por supuesto, veo a lo que te refieres. σ m v = σ v m , por lo que los términos de la diagonal de la expansión se anulan
así que después de un poco de álgebra obtengo σ m v ( i v mi C A v ) ( i m mi C A m ) = i mi 2 C σ m v F m v , lo que me lleva a estar equivocado por un factor de 2 al final. Además, el signo del primer término sigue siendo incorrecto...

Respuestas (2)

puedes escribir γ v γ m = 1 2 ( γ v γ m + γ m γ v ) + 1 2 ( γ v γ m γ m γ v ) = gramo v m i σ v m = gramo m v + i σ m v

Recuerda eso gramo v m V m V v = gramo m v V m V v = V 2

Recuerda también que F m v = m A v v A m (hiciste una inversión de signo en tu pregunta)

Tuve el mismo problema y después de muchas horas descubrí la solución correcta que proporciona la ecuación cuadrática de Dirac correcta:

{ ( i γ m m mi γ m A m ) ( i γ v v mi γ m A v ) metro 2 } ψ = 0

= γ m γ v ( i m mi A m ) ( i v mi A v ) ψ metro 2 ψ =

= γ m γ v ( i m mi A m ) ( i v mi A v ) ψ metro 2 ψ =

= ( gramo m v i σ m v ) ( i m mi A m ) ( i v mi A v ) ψ metro 2 ψ =

= gramo m v ( i m mi A m ) ( i v mi A v ) i σ m v ( i m mi A m ) ( i v mi A v ) ψ metro 2 ψ =

= ( i v mi A v ) ( i v mi A v ) i σ m v ( i m mi A m ) ( i v mi A v ) ψ metro 2 ψ =
= { ( i mi A ) 2 + 1 i σ m v ( i m mi A m ) ( i v mi A v ) metro 2 } ψ =
Ahora escribimos la misma ecuación después del intercambio de índices y aplicamos la propiedad σ m v = i 2 [ γ m , γ v ] = i 2 [ γ v , γ m ] = σ v m
= { ( i mi A ) 2 + 1 i σ v m ( i v mi A v ) ( i m mi A m ) metro 2 } ψ =
Las ecuaciones anteriores son las mismas de la mitad de la suma de los dos sumados, uno con los índices originales y el otro con los índices cambiados y así aparece el conmutador y todos los factores numéricos son correctos.
= { ( i mi A ) 2 + 1 2 i σ m v [ i m mi A m , i v mi A v ] metro 2 } ψ = 0
Evaluando el conmutador obtenemos que es exactamente igual que el tensor electromagnético escrito en forma covariante, por lo que el resultado final es
= { ( i mi A ) 2 + 1 2 i σ m v F m v metro 2 } ψ = 0