A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
Texto Completo: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63837 |
Resumo: | The research’s primordial objective is to analyze the spin-orbit interaction energy and the anomalous Zeeman effect of an electron in motion in the presence of an external electromagnetic field. For this purpose, an analysis of the electron’s rest frame was conducted utilizing the main concepts of Special Relativity, such as the Lorentz transformation between inertial frames, and of Quantum Mechanics, such as the concept of spin angular momentum. Afterwards, based on Group Theory, it is noted that groups SO(3) and SU(2) have the same algebra and that they are related to the rotation group. The matrices representing the generators of such groups are used to construct the angular momentum operators for spin 1/2, as well as to describe the non-commutative boost and rotation generators of the Lorentz group, whose successive transformations alter the kinematics of the problem depending on the order in which they were applied. One of the examples of such application is the Thomas precession, a phenomenon that explains, from the results obtained for the gyromagnetic ratio of the electron through the Perturbation Theory, the anomalous Zeeman effect related to displacement in two possible energy levels due to electron spin and the correction known as the Thomas factor 1/2 in the spin-orbit interaction term. |
id |
UFC-7_c7455e597817017a1d2c186a7a7f7512 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufc.br:riufc/63837 |
network_acronym_str |
UFC-7 |
network_name_str |
Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
repository_id_str |
|
spelling |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômaloPrecessão de ThomasSpin-órbitaEfeito Zeeman anômaloRazão giromagnéticaThe research’s primordial objective is to analyze the spin-orbit interaction energy and the anomalous Zeeman effect of an electron in motion in the presence of an external electromagnetic field. For this purpose, an analysis of the electron’s rest frame was conducted utilizing the main concepts of Special Relativity, such as the Lorentz transformation between inertial frames, and of Quantum Mechanics, such as the concept of spin angular momentum. Afterwards, based on Group Theory, it is noted that groups SO(3) and SU(2) have the same algebra and that they are related to the rotation group. The matrices representing the generators of such groups are used to construct the angular momentum operators for spin 1/2, as well as to describe the non-commutative boost and rotation generators of the Lorentz group, whose successive transformations alter the kinematics of the problem depending on the order in which they were applied. One of the examples of such application is the Thomas precession, a phenomenon that explains, from the results obtained for the gyromagnetic ratio of the electron through the Perturbation Theory, the anomalous Zeeman effect related to displacement in two possible energy levels due to electron spin and the correction known as the Thomas factor 1/2 in the spin-orbit interaction term.O trabalho tem como primordial objetivo analisar a energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo de um elétron em movimento na presença de um campo eletromagnético externo. Para tal, é realizada uma análise do referencial de repouso do elétron utilizando os principais conceitos da Relatividade Especial, como a transformação de Lorentz entre referenciais inerciais, e da Mecânica Quântica, como o conceito de momento angular de spin. Posteriormente, a partir da Teoria de Grupos, nota-se que os grupos SO(3) e SU(2) possuem a mesma álgebra e que estão relacionados com o grupo de rotações. As matrizes que representam os geradores de tais grupos são utilizadas para construir os operadores de momento angular para spin 1/2, assim como para descrever os geradores não-comutativos de boost e de rotações do grupo de Lorentz, cujas sucessivas transformações alteram a cinemática do problema dependendo da ordem em que foram aplicadas. Um dos exemplos de tal aplicação é a precessão de Thomas, um fenômeno que explica, a partir dos resultados obtidos para a razão giromagnética do elétron por meio da Teoria da Perturbação, o efeito Zeeman anômalo relacionado ao deslocamento em dois possíveis níveis de energia devido ao spin do elétron e a correção conhecida como fator 1/2 de Thomas no termo de interação spin-órbita.Costa Filho, Raimundo Nogueira daMedeiros, João Pedro Lima Verde de2022-02-09T12:44:06Z2022-02-09T12:44:06Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfMEDEIROS, João Pedro Lima Verde de. A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo. 2022. 64 f. Monografia (Graduação em Física Bacharelado ) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63837porreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-02-09T12:48:02Zoai:repositorio.ufc.br:riufc/63837Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-09-11T19:01:23.822535Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
dc.title.none.fl_str_mv |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo |
title |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo |
spellingShingle |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo Medeiros, João Pedro Lima Verde de Precessão de Thomas Spin-órbita Efeito Zeeman anômalo Razão giromagnética |
title_short |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo |
title_full |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo |
title_fullStr |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo |
title_full_unstemmed |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo |
title_sort |
A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo |
author |
Medeiros, João Pedro Lima Verde de |
author_facet |
Medeiros, João Pedro Lima Verde de |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Costa Filho, Raimundo Nogueira da |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Medeiros, João Pedro Lima Verde de |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Precessão de Thomas Spin-órbita Efeito Zeeman anômalo Razão giromagnética |
topic |
Precessão de Thomas Spin-órbita Efeito Zeeman anômalo Razão giromagnética |
description |
The research’s primordial objective is to analyze the spin-orbit interaction energy and the anomalous Zeeman effect of an electron in motion in the presence of an external electromagnetic field. For this purpose, an analysis of the electron’s rest frame was conducted utilizing the main concepts of Special Relativity, such as the Lorentz transformation between inertial frames, and of Quantum Mechanics, such as the concept of spin angular momentum. Afterwards, based on Group Theory, it is noted that groups SO(3) and SU(2) have the same algebra and that they are related to the rotation group. The matrices representing the generators of such groups are used to construct the angular momentum operators for spin 1/2, as well as to describe the non-commutative boost and rotation generators of the Lorentz group, whose successive transformations alter the kinematics of the problem depending on the order in which they were applied. One of the examples of such application is the Thomas precession, a phenomenon that explains, from the results obtained for the gyromagnetic ratio of the electron through the Perturbation Theory, the anomalous Zeeman effect related to displacement in two possible energy levels due to electron spin and the correction known as the Thomas factor 1/2 in the spin-orbit interaction term. |
publishDate |
2022 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2022-02-09T12:44:06Z 2022-02-09T12:44:06Z 2022 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
format |
bachelorThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
MEDEIROS, João Pedro Lima Verde de. A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo. 2022. 64 f. Monografia (Graduação em Física Bacharelado ) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63837 |
identifier_str_mv |
MEDEIROS, João Pedro Lima Verde de. A precessão de Thomas: a correção na energia de interação spin-órbita e o efeito Zeeman anômalo. 2022. 64 f. Monografia (Graduação em Física Bacharelado ) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
url |
http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63837 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) instname:Universidade Federal do Ceará (UFC) instacron:UFC |
instname_str |
Universidade Federal do Ceará (UFC) |
instacron_str |
UFC |
institution |
UFC |
reponame_str |
Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
collection |
Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC) |
repository.mail.fl_str_mv |
bu@ufc.br || repositorio@ufc.br |
_version_ |
1813029036516966400 |