Научная статья на тему 'ST¨UCKELBERG PARTICLE IN EXTERNAL MAGNETIC FIELD. THE METHOD OF PROJECTIVE OPERATORS'

ST¨UCKELBERG PARTICLE IN EXTERNAL MAGNETIC FIELD. THE METHOD OF PROJECTIVE OPERATORS Текст научной статьи по специальности «Философия, этика, религиоведение»

CC BY
11
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
STüCKELBERG PARTICLE / MAGNETIC FIELD / PROJECTIVE OPERATORS / FEDOROV- GRONSKIY METHOD / EXACT SOLUTIONS / BOUND STATES

Аннотация научной статьи по философии, этике, религиоведению, автор научной работы — Ovsiyuk E.M., Safronov A.P., Ivashkevich A.V., Semenyuk O.A.

We study the St¨uckelberg equation for a relativistic particle with two spin states S = 1 and S = 0 in the presence of an external uniform magnetic field. The particle is described by an 11-component wave function consisting of a scalar, a vector, and an antisymmetric tensor. On the solutions of the equation, the operators of energy, the third projection of the total angular momentum, and the third projection of the linear momentum along the direction of the magnetic field are diagonalized. After separation of variables, a system for 11 radial functions is obtained. Its solution is based on the use of the Fedorov-Gronsky method, in which all 11 radial functions are expressed in terms of three main functions. Exact solutions with cylindrical symmetry are constructed. Three series of energy levels are found.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по философии, этике, религиоведению , автор научной работы — Ovsiyuk E.M., Safronov A.P., Ivashkevich A.V., Semenyuk O.A.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ST¨UCKELBERG PARTICLE IN EXTERNAL MAGNETIC FIELD. THE METHOD OF PROJECTIVE OPERATORS»



ftärsi

Kywods

[Mi? ASRdkn

АНитаця

S = i и

fe-

КНХЕШПШ

MHflCER-

IiMdkn

devühßiiicfs^iEjÖESj s = 1 arS = o

асгЁгаГЬст yeczficfiE

¡ИЩсГО

(Ф, o, Фа, o, o), S = o; (o, Ф, o, Фа, o), S = 0;

(G, G, Фа, G, ф"ь), s = l; (G, G, G, Фа, ф"ь), S =1.

(Ф, G, Фа, G, ф"ь), s = G, l; (G, Ф, G, Фa, ф"ь), S = G, l.

HfetaiK^jlkri

. IFBirÉiStLíJelliiüsyíltrfcfeiiíticrBislífllcv^

-Da^a - = G,

Da^ + Db^ab - M^a

G,

Da^b - Db^a - M^ab = G, VtaßDa = da+ ieAa

rcraai

Ф = (Ф;Фо, Ф1, Ф2, Фз;^01, Ф02, Фоз, ^23, ^31, Ф12) = (H,H1,H2).

IF^tDfisyitEniznlEpiîïïrlEEintieînatiixlla^jnri

DaGaH1 + mH = g, AaDaH + KaDaH2 - mH1 = G, DaLaH1 - mH2 = G,

ír(rel^BnÍriE£ÍCpÍrrflcrtífGa)

(-Dara - м)Ф = G,

G -Ga G\ /H'

ra = I Aa G Ka I , Ф = I H1 G La G H2

A2 = (G, G, l, G)4, A3 = (G, G, G, l)4

K 0

K1

K2

K 3

L1

L2

L3

G G G G G G

-l G G G G G

G -l G G G GI

G G - l G G G

- l G G G G G\

G G G G G G

G G G G G lI

G G G G - l G

G -l G G G G\

G G G G G -l

G G G G G GI

G G G l G G

G G -l G G G\

G G G G l G

G G G -l G GI

G G G G G G

G l G G\

G G l G

L 0= G G G l

G G G G

G G G GI

G G G G

f- -l G G G \

G G G G

1 G G G G

G G G G ,

G G G -l

G G l G

G G G G\

-l G G G

2 G G G G

G G G l ,

G G G GI

G -l G G

G G G G\

G G G G

3 -l G G G

G G -l G

G l G GI

G G G G

Orten

ctctolte

cg aß (x) v®

vtae

0 gaß(x) ^ e(a)a(x), nab = diag(l,-l,-l,-l),

A0 = (l, G, G, G)4, A1 = (G, l, G, G)

[^Ц¿ + Sa(x)) - M ^(x) = G.

Q

7Q jj^ 5(55), 2Q2

4

rax)

c^ieirtlCiJßcrecttfennidvith lntiatfcrn:itieïcfe

Га (x) = e?(x)P

Aaefa)

e(a)

0 Kaea{a) a e? )

(a)

1ШпВЛПе? (x) isctírTídlyiíEltrncIcB

J

b

o o o o J1 b o o o J2 b

i

Sa (x) = 2 J abeß{a )(x)e(b)ß;a(x)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

o o o

0 (Sl)a 0 ,0 0 (S2)c

дд

, i / д iBr2

G dt G dr G r ^\дф + 2

12

+ j 112 -

дz

H1 - IH = o,

дt + дr +

л21/ iBr2\ л3 д + A2^ [дф + —) +A3—

H+

+

n — x — 2 дф + Bf- + jl2

Kn — + K1 — + K2 ф + 2 +j1

д dt

д дr

+

+ kV

дz

H2 = iHl,

S1(x) = ^ J{1) ^a) (x)e(Ъ)ß;a(x),

S2(x) = 2 J(a2) ^a) (x)e(b)ß;a(x),

(x)

e?c) ¿ + i JabYabc ) - I

[ab]c. = 7[ba]c = e(b)pa epa)e1c)

*(x) = 0. Q

.IncteM

n д 1 д 2д

Ln— + L^— + L2

dt dr

hÍvvTitviil

iBr2 + ■ 12 2 + j1

+

+ dz

Hl = 1H2.

U=

-GCe<ac) da - GCJal) 2 Y abc

Ace?c)daH+

K c e(c) da + K J) 2 Y abc

Hx - iH = 0, i

H2-1H1 = 0,

U-1 =

Lce(c)da + LcJl iYabc

Hl - 1H2 = 0.

/i 0 0 0\ 0 - Л ^ 0

0 0 o i

Vo 7 72 /i 0 0 0 \

0 - 7 0 7 ° 0 0,

\0 0 i 0 /

xa = (t, r, ф, z), dS2 = dt2 - dr2 - r2 d^2 - dz2,

Br2 A* = —

tÍBctD£í£|JÜ(nÍCl€EÍíÍrnfljÉteB ^ b).

Jab = Ujabu-1, Jf = Jab ® I + I ® Jab.

letislicriiCrnfiíKfrTírciCrslDtyíiicÍCrm

/0 0 0 0N

12

o -i 00 0000 \0 0 0 ij

(-i

Го — + Г1 — + Г2 d* + iBr2/2 + J12

dt dr

+Г3 — -1

dz

+

Ф = 0.

J

12

o

o

r

r

k

r

ю

h = H, h-,

C1H1,

(C1 = U ), S2 = U ® UH2 = C2H2,

verfíivelheíüe

0 —Ga 0 Aa 0 Ka 0 L a 0

О

-GaC-1 О

C2 LaC-1

О

C1K aC-О

Fitèt vefindthencIriŒB a a = ^ai ¿зт1 g a =

GaC-1

A0

A 2

(l, 0,0,0)4, A1

(»■ Ti ■ b-n) '

0, ' 0 $

l

Ti'

a3

(0,0, l, 0)4;

G0 = (l, 0, 0,0), G1

("• Tu 0 -h)

g2

0, T., t. ), 03 = (o, -1,o).

U ® U ^ C2, H2 = C2H2 ^

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

О 0 0\

/__L 0

' -2 -2 0

C2 =

0 1

— — 0 -2 -2 0

ОО

ОО

00

1

'— - 0

ОО ОО

1

-— — 0

-2 -2 0

0 0 i

- 0

C

1

V2 О

О О О

л/2

i

-2 О

О О О

V2 V2 ОО ОО ОО

7 О О О

V2

О О О О -i О

ICrntheisBcftienfvcczncltfeincIlcItFtjCitsincyclii

f2 -2

K 2

-2 О i -2 О О О

О О О О i -2 О

О О О i -2 О - i -

О О О О i -2 О

О -l О О О 0 \

KT3 = О О О О О -1 ;

О О О О О 0

О О О l О О

О l О 0\

О О l О

LT 0= О О О О О О О О О l 0 0 ,

ОООО

/72

L1

V2 О

О О

1 -2 О

L2

"V2 О

О О

О О О

0

1 -2 О

О О О

0

1 -2 О

О О О

1

"-2 О

"V2 О О О

i

V2

О

О О

0

1

-2 О

О

О О О

'л/2 О

L3

/0 0 0 0\

-l О О О

0 000

0 001

0 000

\ 0 -100/

' tàtic^rthevei^nicn

K 0

K1

О

^ 0

ОО ОО ОО

( 0 0 0 0 0 0\

-l О О О О О

0 -1 0 0 0 0

0 -1 0 0 0y

1

-2 О

О

О

О О

1

-2 О

0

1

-2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0

1

-2

О О

1

-2 О

= d m + Br2/i = d m +1 + Br2/i

I , am+1 I ,

dr r dr r

= d m + Br2/1 = d m - 1 + Br2/i

dr r dr r

72 Ива^ 5(555, Ш

C1Aa

О

О

itKHÈ

—ieh0 — ikh2 + bm-lhl — am+lh3 = —ßh, -ieh - ikE2 + bm-lEl - am+lE3 = |h0, —amh + am+lB2 - ikB-3 + ieEl = ßhl, ikh + ieE2 - am+lBl — bm-lB3 = |h2,

bmh + b mB2 + ikBl + ieE3 — |h3, amh0 — iehl = |El, —ikh0 — ieh2 = 1E2, -bmh0 - ieh'3 = 1E3, -bmh2 + ikh3 = |Bl, bm-lhl + am+lhä = 1B2, —ikhl - amh2 = |B3.

ikh + ieE2 - am+lBl - bm-lBz = |h2, —ikh0 — ieh-2 = 1E2,

bm-lhl + am+l h-3 = 1B2 ■

Pl = 1 У(У - 1), P2 = 1 У(У + 1), P3 = 1 - У2

vjHrtl^^:f^^P02 = РоР p+l = p+l, p-l = p-l, Ро + P±t+ P=1 = lj

uiuiicuc-s

Ф = Фо + Ф+1 + Ф-1, Фа = Pa Ф, а = 0, +1,-1.

ф1(г) = (0,0,h1, О, 0,E1,0,0,0, 0,B3)tf1(r), Ф2(r) = (0,0,0,0,h3, 0,0,E3,Bl, 0, 0)tf2(r),

ф3(г) = (h,h0,0,h2,0,0,E2,0,0,B2,0)tf3(r).

pi(Al0xl0 Ф) = 0,

for

Pl

—amh + amB2 — ikB3 + ieEl = ßhl, amh0 — iehl = |El, —ikhl — amh2 = 1B3;

fCTP2

bmh + b mB2 + ikBl + ieE3 — |h3,

-bmh0 - ieh'3 = 1E3,

—bm h2 + ikh-3 = |Bi;

fcrP3

—ieh0 — ikh2 + bm-lhl — am+h = ßh,

-ieh - ikE2 + bm-lEl - am+lE3 = ßh-о,

- amfä(r)h + amfä(r)B2 - ikfl(r)Bä+

+ iefl(r)El = |fl(r)hl ^ amf3 = Clfl,

amfä(r)h0 - iefl(r)hi =

= ßfl(r)El ^ amf'3 = Clfl,

- ikfl (r)hl - amfä(r)h2 =

= |fl(r)B3 ^ amf3 = Clfl, firP2

bmf'3 (r)h + bmf3(r)B2 + ikf2 (r)Bl +

+ ief2(r)Eä = |f2(r)h3 ^ bmf'3 = C2f2,

- bmf'3(r)h0 - ief2(r)h3 =

= |f2(r)E3 ^ bmf3 = C2/2,

- bmh(r)h2 + ikh(r)h3 =

= |f2(r)Bl ^ bmh = C2f2, fcrP3

- ief3(r)h0 - ikfä(r)h2 + bm-lfl (r)hl-

- bm-lfl(r)h3 = |l/з(r)h ^ bm-lfl = C3f3,

- ief3(r)h - ikf3(r)E2 + bm-1 fl(r)El-

- am+lf2(r)E3 = |f3(r)h0 ^

^ bm-lfl = C3f3, am+lf2 = C4f3,

ikf3(r)h = ief3(r)E2 - am+lf2(r)Bl-

- bm-lfl(r)Bä = |f3(r)h2 ^

^ bm-1f 1 = C3f3, am+1 f2 = C4f3,

- ikf3(r)h0 - iefä(r)h2 = |f3(r)E2, bm-lfl (r)hl + am+lf2(r)h3 = |f3(r)B2 ^

^ bm-lfl = C3f3, am+lf2 = C4f3.

!Fu?velBectiivEdllEElgfi)cjce£i£liob

—C1h + C^2 - ikB3 + ieE1 = ßh1, Cl h0 — iehl = |El, —ikhl — Clh2 = 1B3, C2h + C2B2 + ikBl + ieE3 = |h3,

—C2hn — ieh3 = 1E3, —C2h2 + ikh3 = 1B1, —iehn — ikh2 + C3hl — C3h3 = ih, —ieh — ikE2 + C3 El — C4E3 = ihn, ikh + ieE2 — C4B1 — C3B3 = ih2, —ikhn — ieh2 = 1E2, C3hl + C^h3 = 1B2,

f d^ 1 ( ) \dr2 r dr 4

(m - 1)2

- Bm - C2 fl = 0,

^cf^e^BiC^virxjan^^^

С d2 1

() I dr2 r dr 4

bm-lfl(r) = Cfr), amf3(r) = Clfl(r), M am+lf2(r) = Cf3(r), bmf3(r) = C2f2(r). ^

iciuuiiK

bm-1amf3 = C1C3 f3, ambm-1f1 = C1C3f1, am+lbmf3 = C2C4 f3, bmam+lf2 = C2C^f2.

C1tC4 = C2.

(m + 1)2

- Bm - C2 + 2B)f2 = 0.

lit

B

X1

_ / d2 1 d B2r2 m2 \ n

(1) (d^ + rdr - 72 - Bm + X)f3 = 0,

(2) (Ü 1 ±_B2r2 (2) 1Z2 + Г12 —

dr2 r dr 4

(m - 1)2

bm-l fl(r) = Cl f3, amf3 = Clfl, am+lf2(r) = C2f3, bmf3 = C2f2;

[bm-lam - C]f3 = 0, [ambm-1 - C¡]fl =0, (J) [am+lbm — C¡ ]f3 = 0, [bmam+1 — C%]f2 = 0.

Irex^dtfcrr^Qnic]

( d2 1 d B2r2 m2

+ --T -

- в (m +1)+ X\fl = 0,

/ d2 1 d B2r2 () l dr2 r dr 4

(m + 1)2

- B(m - 1)+ X)f2 = 0

)

vüníbívvcíícügx = bff2 Fth^ci€CntheiCrnn

dr2 r dr 4 r2

-Bm + B - f3 = 0,

d2 1 d B2r2 (m - 1)2 + --r -

(1)

d2 1 d 1 (m/2)2

+------

dx2 x dx 4

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

x

2

+

1 /_ m

+ i \ ~2 + 2B

f3 = 0,

dr2 r dr 4

-Bm - C2^j fl =0 ( d2 1 d B2r2

(2)

d2 1 d 1 [(m - 1)/2]2

dx2 x dx 4 x2

+----

dr2 r dr 4

-Bm - B - C2J f3 = 0,

'dL 1 2r2 (m + i)2

dr2 r dr

(3) -7-2

if m + 1 X

+x ( + 2B

d2 1 d 1 [(m + 1)/2]2

dx2 x dx 4 x2

1 / m - 1 X

+x \ + 2B

fl = 0,

-Bm - C22 )f2 = 0.

f2 = 0.

ràeqitmrcëâ

3 (x) = xAeCxF (x),

vi

C2 = C2 - 2B crdoly

(1) f il 1 d B2r2

I dr2 r dr 4

m

- Bm + B - Cl )f3 = 0,

xF'' + (2A+1 + 2Cx)F ' + (m/2)2

x

, . .. (c2 - 4)

IdiBin^etuctiC^b

A2 - (m/2)2 = 0 ^ A = ±\m/2\

m X 2 1

+C - -2+2B + nC 2 - 4

+ 2AC+ F = 0.

2

r

2

r

2

m

2

r

2

r

C2 - T = 0 ^ C + ±-.

— 1{П2,Пз.

hacjl^^

П — 1«n

tmite

BüICvvevüL á^^tíBiin^ сиаИш-

A = ±\m/2\, C = - 2.

|ь«ailSinlÍi!jClffa1cfaccгtóÍWcniiIic

X = 2BN > 0, N =(JH+m + 2 + ^

N = 1, 3,... . 2' 2'

xF '' + (\m\ + 1 — x)F ' -

vühpmtes

-

\m\ + m 1 X

+ 2 - 2B F = 0

)

\m\ + m 1 X

a = 2 +2 - 2B,

c = \m\ + 1, F = Ф^,с^).

lÍБpciyíIniяlCDlCilicnk = -m IfHÖD

(3) ^ X = +2B

\m\ + m 1 2 + 2

+ - + nH > 0,

nl =0,1, 2,....

lííUIviгl]lIУicrшrrjï|

iiiiiiíííiiíh

im

—iehn — ikh2 + C-3hl — C3h3 = —ßh, —ieh — ikE2 + C3E1 — C4E3 = ihn, -C1h + CxB2 - ikB3 + ieE1 = ih1, ikh + ieE2 — C4B1 — C3 Ьз = ih2, C2h + C2B2 + ikBl + ieE3 = h, Clhn — iehl = iEl, —ikhn — ieh2 = iE2, —C2hn — ieh'3 = iE3, —C2 h2 + ikh-з = цвх, C3hl + C4h-3 = iB2, —ikhl — Clh2 = цВз .

R&rn

(3) f3(x) = x^^^ x—xX/ Fl(x),

Fl(x) = Ф(—nl, \m\ + 1,x).

lvIIl^(ClíllcrБcj\filiniitrllïlIfc5líll?v«íвe

Cl = C3 = VX - в, C2 = C4 = VXTB.

cn

ф = o.

i3(k2 +12 - 2X - e2) —2B (5k + ц2 - 2X - 5e2)+

(3)

f3(x) = x+ т x-x/2Fl (x),

F3(x) = ф(-пь \m\ + 1,x),

X = 2В( ^^ + 1 + nl)

+B(—k2-i2 + 2X+e2 ){2\[x2—B2-k2-ц2 + e2)--(k2 + i2 - 2X - e2)2 (/X2 - B2 - k2 +

n3 = 0,1,2,...

+i2 + X + e2

(6) IraiA-ítorac)

0.

Ря = P2P6

(1) fl(x)

x) = x+ 2 x ~''F2(x Fx(x) = Ф(—n2, \m — 1\ + 1, x), \m — 1\ + m +1 1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

C/2f2(x),

X = 2B

n3 = 0,1,2,...

2

+ « + n2 \ > B,

2

k2 +12 - 2X - e2 = 0 ^ e2 - ц2 = k2 - 2X.

k2 гсвс

-W3 + W2 (-VX2 - B2 + B + i2 - 5X) +

e2

(2)

f2(x) = x+im+i x-x/2F3(x), F2(x) = Ф(—n3, \m + 1\ + 1, x), \m +1\ + m — 1 1

0 +W

— (2X -12

2B

- B2 - ц2 + x) -2 - B2 + i2 + 4X) + 10B2

sm

X = 2B

n2 = 0,1,2,..

2

+ 2+ пз) > B,

+(2X - i2)

B

2 - B2 -

— (2X - i2

Vilhcinf^гteE^cîali5

B2 + i2 + X + 2B2

+

OR

W X B , i

—2 ^ w, —2 ^ x, —2 ^ b, — ^ 1, i2 i2 i2 i

2

1l

fttctecnlhEföm

w3 - w2^-\Jx2 - b2 + b +1 - 5xj --w ib^Vx2 - b2 - 1 + x)-

+

0. lltl

— (2x - 1)(2л/x2 - b2 + 1 + 4x) + 10b2

+(1 - 2x) b(2\Jx2 - b2 - l) + +(1 - x2 - b2 + 1 + x) +2Ь2 =

iriaMosae дотажл

that x = ibN.

ncci

b = 0.01(0.98,0.94,0.9,0.86, 0.82, 0.78,0.74, 0.7/ b = 0.05(0.9,0.7,0.5,0.3,0.1, -0.1, -0.3, -0.5)4, b = 0.1(0.8,0.4,0., -0.4, -0.8, -1.2, -1.6, -1)4.

1

0.78919 0.576651 0.361149 0.138565 -0.0934233 + 0.0312522í —0.2929 + 0.0548385i —0.49238 + 0.0709556i /

Qnkfkri

—4bN „1 - 2x> _0

w

rypTí"

Rforas

b = 0.001

b = 0.01

í -1 0.99600i 1.

-1.00483 0.992007 0.995996

-1.0089 0.988011 0.99199i

-1.01i93 0.984015 0.987988

-1.01695 0.980019 0.983984

-1.02096 0.976023 0.97998

-1.02496 0.972027 0.975976

V -1.02897 0.968031 0.971972У

(- - 1.0002 0.960i04 1. \

1.04858 0.920701 0.959595

-1.0893 0.88113 0.919181

-1.1296 0.841564 0.878757

1.16977 0.802008 0.8383i4

-1.20988 0.76i461 0.797879

-1.24996 0.722926 0.757423

- 1.29002 0.683403 0.716955

b = 0.05

-1.00554 0.805539

—1.25012 0.619508

-1.45486 0.433263

-1.65743 0.i49873

-1.85931 0.0735313

—2.06088 —0.0934233 - 0.0312522í

—226217 —0.2929 - 0.0548385i

V-2.46357 —0.49238 - 0.0709556i

c^lvtvc^íBíiveíccts. In ш-

iiscriiiicciiiiMi

6

7

ШзйКм^^ 77

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.