(4850) מצב שזור של שני ספינים 2006B2

נתונים שני חלקיקים בעלי ספין חצי. מצבי הספין של המערכת מיוצגים בבסיס הסטנדרטי \( |\uparrow\uparrow\rangle, |\uparrow\downarrow\rangle, |\downarrow\uparrow\rangle, |\downarrow\downarrow\rangle \)
הכינו את המערכת במצב \( |\Psi\rangle \propto |\uparrow\uparrow\rangle + |\uparrow\downarrow\rangle + |\downarrow\uparrow\rangle \)

שים לב שהמערכת הוכנה במצב סימטרי ביחס לפרמוטציה כך שלשני החלקיקים יש אותו מצב קיטוב.

(1) מצא את היצוג של האופרטור \( S_x \) שמתאר את הספין של אחד החלקיקים כמטריצה בבסיס הסטנדרטי שהוגדר לעיל.

(2) מצא את וקטור הפולריזציה \( \vec{M} = (\langle S_x \rangle, \langle S_y \rangle , \langle S_z \rangle ) \) שמתאר את מצב הקיטוב של כל אחד מהחלקיקים.

(3) רשום את כיוון הקיטוב \( \vec{n} \) ואת מידת הקיטוב \( p=|\vec{M}| / M_{max} \) של המצב החד חלקיקי.

(4) מה הוא וקטור המצב בבסיס up / down שמתאר ספין יחיד עם קיטוב מלא בכיוון \( \vec{n} \)

(5) מה יהיה מצב המערכת אם מכינים את שני החלקיקים במצב של קיטוב מלא בכיוון \( \vec{n} \) .

בסעיף האחרון רשום את התשובה כוקטור עמודה בבסיס הסטנדרטי כפי שהוגדר בראשית השאלה.

כל התשובות צריכות להיות מוגמרות (אל תצפו שהבודק יבצע חישובים בשבילכם).