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¿Cómo se puede utilizar el Teorema de Noether para demostrar que la densidad de probabilidad satisface una ecuación de continuidad?

¿Cómo puedo utilizar el Teorema de Noether para demostrar que la densidad de probabilidad $\rho (x)=|\psi(x)|^2$ para una función de onda $\psi(x)$ satisface la ecuación de continuidad $\frac{\partial \rho}{\partial t}+\nabla \cdot\vec{j}=0$ , donde $\vec{j}$ ¿se define la corriente de probabilidad en la mecánica cuántica?

Ya he resuelto este problema por otros medios, pero creo que no entiendo el Teorema de Noether lo suficientemente bien como para aplicarlo en este caso. Cualquier ayuda será muy apreciada.

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Algo en el fondo de mi mente dice que hay una versión cuántica / retoque del teorema de Noethers, pero espero no llevarte a engaño si la versión clásica funciona. es.wikipedia.org/wiki/Noether%27s_theorem_(desambiguación)

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Luke Pritchett Puntos 179

En primer lugar, hay que tener en cuenta que la ecuación de Schrödinger puede entenderse como procedente de una acción El lagrangiano es $$L = \int~\mathrm d^3x \,\,\psi^†(x) \left(i \frac{\partial}{\partial t} - \frac{\nabla^2}{2m}\right)\psi(x) - \psi^†(x)\psi(x)V(x)$$

La ecuación de Euler-Lagrange para $\psi^†(x)$ es exactamente la ecuación de Schrödinger. Como la dinámica de $\psi(x)$ están determinados por la mecánica lagrangiana de esta manera, el teorema de Noether se aplica sin ninguna salvedad.^^

En particular, este lagrangiano de Schrödinger tiene un $U(1)$ simetría correspondiente a $\psi(x) \mapsto e^{i\alpha}\psi(x)$ . La correspondiente densidad de corriente de carga conservada es $$\rho = j^0 = \frac{\partial L}{\partial \dot{\psi}}\delta \psi = \psi^†\psi(x)$$ $$\vec{j}^i = \frac{\partial L}{\partial_i\psi}\delta \psi+\frac{\partial L}{\partial_i\psi^†}\delta \psi^†=\frac{i}{2m}\left((\partial^i\psi^†)\psi-\psi^†\partial^i\psi\right),$$ que es la conocida densidad de corriente probabilística.

^^ En la mecánica cuántica no relativista la función de onda $\psi(x)$ es una variable "clásica" en el sentido de que es simplemente una función de espacio y tiempo a $\mathbb{C}$ . El teorema de Noether funciona exactamente igual que en la mecánica clásica. En la teoría cuántica de campos los objetos relevantes $\psi(x)$ se convierten en operadores cuánticos y hay que modificar un poco los argumentos habituales.

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+1 podría significar, con advertencias en su puesto. No es gran cosa en esta pregunta, sólo un sí/no/no sé respuesta está bien, pero con los campos como operadores, ¿las identidades de Ward tendrían algún kInd de sentido en mi comentario anterior, si usted sabe QFT?

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Un pequeño detalle: El teorema de Noether no se puede utilizar "sólo" como en la mecánica clásica, ya que se puede formular la mecánica cuántica tanto en el formalismo hamiltoniano como en el lagrangiano (véase, por ejemplo, el libro de Marsden y Ratiu sobre mecánica clásica), simplemente es Teorema de Noether.

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Probablemente tengamos que utilizar otro Lagrangiano ya que tu expresión no da el conjugado complejo Ecuación de Schrödinger $-i\hbar\frac{\partial\psi^*}{\partial t}=V\psi^*$ . Es importante porque $\psi$ y $\psi^*$ no son independientes, y si la lagrangiana da diferentes ecuaciones para ellos entonces tenemos más restricciones para una solución $\psi$ . Le sugiero que utilice este formulario: $\mathcal{L}\left(\psi,\frac{\partial \psi}{\partial t},\psi^*,\frac{\partial \psi^*}{\partial t}\right)=\left(V-\frac{\hbar^2}{2m}\Delta \right )|\psi|^2+i\hbar\psi\frac{\partial\psi^*}{\partial t}$

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