Encontrar estados propios de giro hacia arriba / giro hacia abajo a lo largo de alguna dirección arbitraria

Así que digamos que tengo una partícula en algún estado arbitrario donde su vector ket se da como una combinación lineal del estado propio de giro hacia arriba y el estado propio de giro hacia abajo. El cuadrado de la magnitud de a, que es el factor frente al estado propio de espín, da la probabilidad de que una medición en la partícula produzca un espín, en cuyo caso el momento angular de espín (SAM para abreviar) apunta en la misma dirección que nuestro eje Z. Lo mismo se aplica para b, que es el factor frente al estado propio de giro descendente, excepto que da la probabilidad de que disminuya el giro, en cuyo caso el SAM apunta antiparalelo al eje z.

Pero ahora, digamos que queremos medir el giro de la partícula en alguna dirección arbitraria, tal vez a lo largo de algún vector x. Dado que la partícula está en el mismo estado que antes, ¿cuál es ahora la probabilidad de girar hacia arriba (en cuyo caso el SAM apunta a lo largo de x) y la probabilidad de girar hacia abajo (el SAM apunta antiparalelo a x)?

Es decir, ¿cómo puedo expresar los autoestados de giro hacia arriba o hacia abajo a lo largo de x en términos de nuestros estados previos de giro hacia arriba o hacia abajo (que apuntan a lo largo del eje z)? Usando esto, puedo calcular fácilmente las probabilidades mencionadas anteriormente calculando el cuadrado de la magnitud de los productos internos entre los nuevos estados propios y la función de onda.

Respuestas (2)

Puede utilizar los operadores de proyección

PAG ± = 1 2 ( 1 + norte σ ) .
Aplicados a cualquier estado inicial, te dan los estados propios de norte σ con giro ± a lo largo de la dirección especificada por el vector unt norte .

Para matrices pequeñas, los operadores de proyección suelen ser la ruta más rápida de los vectores propios.

Wow, eso se ve muy bien. Logré encontrar la forma general de los dos vectores propios ortonormalizados (en términos de los estados propios anteriores) de ese operador, pero tuve que verificar que funcionaran a través de la "fuerza bruta", pero esta parece una manera muy fácil de encontrarlos en practica. Al menos es mucho más fácil que el método presentado por MannyC. ¡Gracias por esto!

Para calcular los componentes de espín a lo largo de norte ^ considerar la matriz

σ norte norte ^ σ .
diagonalizar σ norte y encontrar la lista de vectores propios | i norte . Luego exprese su ket en términos de esa base. Entonces encuentra los coeficientes C i en
| y o tu r s t a t mi = i C i | i norte .
La probabilidad de tener giro i a lo largo de norte ^ es | C i | 2 .

Como control de cordura, si desea medir el giro a lo largo z ^ , entonces σ norte = σ 3 , que ya es diagonal. Entonces los coeficientes C i son solo los componentes de su ket.


Por cierto, este es el procedimiento a seguir para todos los operadores, no solo para el giro.

Gracias por la respuesta. ¿Podría proporcionar alguna fuente donde pueda leer más al respecto? Tuve quejas al encontrar algo sobre esto, ta
es por eso que pregunté aquí en el intercambio de pila de física
problemas*, no gruble
¿Has probado algunos libros de texto de QM? ¿Como Sakurai o Griffiths-Schroeter? (Para su información, hay un botón para editar comentarios dentro de los primeros 5 minutos más o menos)
Sí, tengo Griffiths (Introducción a QM, tercera edición), pero no he visto que se mencione esto en particular en ninguna parte. Me encantaría obtener algunos números de página específicos, si realmente habla de eso.
Busque el libro de texto de mecánica cuántica de Shankar. El Capítulo 1 (una larga revisión de matemáticas) tiene la mayor parte de la información que necesita sobre la Notación de Dirac, cómo poner las cosas en una base de valores propios y encontrar probabilidades. Creo que hay un pdf del libro en línea.