(6150) הפרעה שוברת סימטריה , הסרת ניוונים 2005B3

נתון חלקיק בעל ספין 1 המתואר על ידי ההמילטוניאן

\( H \,\,=\,\, 2S_x^2-4S_y^2+6S_z^2 \,-\, hS_z \)

בשלושת הסעיפים הראשונים הנח \( h=0 \)
מגדירים את אופרטורי ההיטל \( P_i = \hat{1}-S_i^2 \)
  1. על איזה מצב מתבצעת "ההטלה" של (לדוגמה) האופרטור \( P_z \)
  2. מה הם המצבים העצמיים של ההמילטוניאן (רשמו אותם בבסיס הסטנדרטי)?
  3. מה הן האנרגיות העצמיות?
מוסיפים שדה מגנטי \( h \) בכיוון ציר Z.
לשם פשטות הרישום בלענו בתוך ההגדרה של \( h \) את כל המקדמים.
  1. רשמו את איבר האינטראקציה בבסיס הסטנדרטי.
  2. רשמו את ההמילטוניאן (כולל איבר האינטראקציה) בבסיס של סעיף (2).
  3. מה הן האנרגיות העצמיות של ההמילטוניאן?
  4. ציירו ציור סכמטי של האנרגיות כפונקציה של השדה \( h \) .
הכינו את החלקיק במצב של קיטוב לינארי בכיוון ציר Z.
הדליקו את השדה מגנטי בצורה אדיאבטית כך שבסופו של דבר \( 1 \ll h \) .
בגלל בעיות במעבדה השדה המגנטי היה מוטה במקצת ביחס לכיוון האנכי.
  1. מה המצב של הספין בסוף התהליך?