Funciones de onda cuando xxx tiende al infinito

Este problema surgió cuando estaba realizando algunos ejercicios de QM:

Me han pedido que encuentre el conmutador. [ A , B ] dónde A , B se definen como

A ψ ( X ) = X X ψ ( X ) ,

B ψ ( X ) = X ψ ( X ) d X .

Entonces tenemos ( A B B A ) ψ ( X ) = X X X ψ ( X ) d X X X X ψ ( X ) d X

Podemos usar la integración por partes en el segundo término para obtener

[ A , B ] ψ ( X ) = X X X ψ ( X ) d X X ψ ( X ) | X + X ψ ( X ) d X

Ahora que he echado un vistazo a las soluciones, sé que esto se simplifica a

X ψ ( X ) X ψ ( X ) + X ψ ( X ) d X = B ψ ( X )

No entiendo cómo se simplificaron los términos primero y segundo. Supongo que el requisito de normalización que | ψ ( X ) | 2 d X = 1 implica que ψ ( X ) 0 como X , aunque no estoy seguro de cómo. Esto daría que el término medio X ψ ( X ) | X = X ψ ( X ) ψ ( ) . Pero escribir esto no es realmente correcto iirc, y no muestra por qué la expresión se simplifica a X ψ ( X ) . tendría que mostrar eso X ψ ( X ) 0 como X . Pero, ¿cómo sé que esto es cierto para cualquier ψ ?

Tengo un problema similar para el primer término, si ψ ( X ) se integra a alguna función ϕ ( X ) , entonces tendría que demostrar que ϕ ( X ) 0 como X .

Hay L 2 -funciones que no caen en el infinito . Es posible que el ejercicio/solución sea simplemente defectuoso porque no se han considerado los problemas de dominio; por ejemplo, no siempre ocurre que X ψ ( X ) es integrable al cuadrado si ψ ( X ) era. Tienes que especificar los dominios de A y B para poder decir si X ψ 0 como X .

Respuestas (2)

Dejar D sea ​​el subespacio de las funciones de Schwartz ψ de rápida disminución S tal que su primitivo Ψ es en S .

Entonces A : D D (fácil de ver calculando la primitiva con integración por partes); A definido en S y B : D S . Por lo tanto en D ambos A B y B A están bien definidas y

[ A , B ] ψ = B ψ , ψ D .

Esto es exagerado. En este enfoque es suficiente tomar la intersección de los dominios de A y B más la condición de que X ψ ( X ) 0 cuando X , siempre que no esté ya satisfecho por los dominios.
No es tan exagerado... no es seguro que A ( D ( A ) D ( B ) ) D ( A ) D ( B ) , B ( D ( A ) D ( B ) ) D ( A ) D ( B ) (por lo que no es seguro que pueda aplicar el conmutador en la intersección de los dominios en un sentido estricto). te recuerdo que con X y i los CCR generalmente se definen en S por la misma razón.
Está bien, pero aun admitiendo esto, tengo la sensación de que D podría ser más pequeño de lo necesario.
Probablemente lo sea, pero buena suerte para encontrar un dominio adecuado más grande (no definido implícitamente como el dominio donde se cumple la fórmula) ;-)

El primer término se resuelve por el teorema fundamental del cálculo.

Editar: eliminé mi punto sobre la integrabilidad cuadrada.

Los operadores de multiplicación y diferenciación no son realmente autoadjuntos sin más trucos que involucran espacios de Hilbert amañados, consulte, por ejemplo: arxiv.org/abs/quant-ph/9907069