论电子在零动量条件下的存在方式
德布罗意的物质波假设认为,质量为m并以一定速度u运动的粒子也具有一种波动性,这种波动性满足关系式:p=mu=h/λ,E=mc^2=hv。根据这个假设,电子在零动量条件下也存在一种对应的波长为无穷大、频率为mc^2/h的物质波。这个频率有什么意义呢?目前还没有人对这个零动量频率做出更多的解释。
我认为,对于电子而言,这个频率就是电子的自旋频率,这也意味着电子还存在一个自旋周期h/(mc^2)。更进一步地说,在零动量条件下,电子在空间各处的存在概率也不是固定的,而是会发生周期性的变化,即p(t)=a+asin(2пtmc^2/h),a是关于空间微元与原点距离的一个正态分布函数。
而且,对电子可能存在的半空间球进行概率积分,这个积分概率满足关系式:
P(t)=1/2+1/2sin(2пtmc^2/h)。
已知电子自旋磁矩为(eh)/(4пm),自旋周期为h/(mc^2),不难计算出,这个磁矩等价于电子以光速作半径为h/(2пmc)的圆周运动所产生的磁矩。尽管实体粒子的运动速度不可能达到光速,但存在概率的变化完全可以起到光速乃至超光速的效果。
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本来,正态分布函数是一个自然的归一化函数。当我第一次看到波函数的概率解释时,就马上想起了正态分布的图示。但深入学习的结果却大出意外,自由粒子在时空中的分布几率竟然是处处均匀的。 |
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3楼 自由粒子未必是单色平面波,“自由”是指薛定谔方程中的势能项V=0,高斯波包可以有单色平面波的解叠加出来,是一种很常用的波包。 |
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5楼 高斯波包怎么会“波幅模与距离成反比的波”,它遵循的是高斯分布啊。 |
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7楼 嗯,正态分布又叫高斯分布 |
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9楼 看你“零动量”指的是什么,如果是指多次测量动量平均值是0,那么一些高斯波包是符合要求的,如果指粒子有确定的唯一的动量,值为0,那就只能是单色波,不可能是高斯波包 |
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10楼 谢谢,这个问题让我好好想想,再来请教,可以吗?我一直想建立一个描述粒子自旋的直观模型,但自知孤陋寡闻,不敢轻易断言。故先把一些基本问题问清楚了,才好深入推测。再次对你的耐心表示感谢! |
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