Estoy luchando por entender por qué uno tiene que confiar en la relatividad para explicar el acoplamiento espín-órbita.
De hecho, siempre pensé que la naturaleza misma del espín surge cuando se incluye la relatividad en la ecuación de Schrödinger. Si bien es cierto que el espín surge naturalmente de la ecuación de Dirac, también leí que el formalismo cuántico alternativo no relativista, como la ecuación de Lévy-Leblond, puede describir el "surgimiento" del espín. En consecuencia, el espín es una propiedad puramente cuántica y no es necesario basarse en la relatividad para explicar su naturaleza.
Sin embargo, el acoplamiento espín-órbita siempre se considera un efecto relativista. Lo que no entiendo es que, dado que el giro y el movimiento angular (orbital) no son relativistas y el operador de giro-órbita se puede expresar en función del argumento clásico, todavía llamamos efecto relativista de giro-órbita.
Aunque entiendo que se necesita tener en cuenta la relatividad para describir COMPLETAMENTE el acoplamiento SO, ¿por qué es tan difícil encontrar una explicación clara que separe la parte clásica de la relativista?
Debo recalcar que soy químico y trabajo en el campo de la química cuántica. Como tal, tengo, por ejemplo, muy poco conocimiento sobre la teoría de la representación. Por lo tanto, busco más una explicación "intuitiva" (si eso es posible al mezclar la teoría cuántica y la relatividad ...). Sin embargo, tengo una buena comprensión de la mecánica cuántica en general y algunos conocimientos básicos de la relatividad (especial).
Sí, puede decir que un electrón tiene un momento magnético (cuantificado) como un hecho observado, sin involucrar a Dirac o la relatividad.
A medida que el electrón gira alrededor del núcleo de un átomo, ve un campo eléctrico que lo mantiene en órbita. De ahí (si se quiere) el modelo de Bohr. Pero el giro no se ve afectado por el campo eléctrico, ya que es un efecto magnético. En el marco del átomo solo hay un campo eléctrico de Coulomb (o Coulomb apantallado). Así que no hay acoplamiento de órbita de espín...
... excepto que si el electrón viaja rápido, entonces en el marco del electrón el campo eléctrico nuclear se transforma en una mezcla de campos eléctricos y magnéticos. El campo magnético (allí debido a la relatividad) se acopla al momento magnético/dirección de giro, por lo tanto, el acoplamiento giro-órbita.
No estoy seguro de si esto responde correctamente a su pregunta, pero el acoplamiento espín-órbita se puede describir en la mecánica cuántica no relativista. Puede agregar un término artificial al hamiltoniano como se describe aquí y hacer el cálculo. Sin embargo, en la mecánica cuántica relativista esta contribución aparece de forma natural. Esta es probablemente la razón por la que la gente lo llama un efecto relativista, ya que está intrínsecamente presente en la ecuación de Dirac. Para llegar al resultado exacto, también debe tener en cuenta el cambio de Lamb que surge de las correcciones radiativas en QED y, por lo tanto, también podría denominarse efecto relativista.
milésimas de pulgada
RogerJBarlow