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首页> 外文期刊>Physica Scripta: An International Journal for Experimental and Theoretical Physics >Relativistic dynamics compels a thermalized fermi gas to a unique intrinsic parity eigenstate
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Relativistic dynamics compels a thermalized fermi gas to a unique intrinsic parity eigenstate

机译：相对论动力学迫使热费米气体具有独特的固有奇偶本征态

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The Dirac equation describes the dynamics of a relativistic spin-1/2 particle regarding its spatial motion and intrinsic degrees of freedom. Here we adopt the point of view that the spinors describe the state of a massive particle carrying two qubits of information: helicity and intrinsic parity. We show that the density matrix for a gas of free fermions, in thermal equilibrium, correlates helicity and intrinsic parity. Our results introduce the basic elements for discussing the spin-parity correlation for a Fermi gas: (1) at the ultra-relativistic domains, when the temperature is quite high, T > 10~(10) K, the fermions have no definite intrinsic parity (50% : 50%), which is maximally correlated with the helicity; (2) at very low temperature, T ≈ 3K, a unique parity dominates (conventionally chosen positive), by 10~(20) to 1, while the helicity goes into a mixed state for spin up and down, and the quantum correlation decoheres. For the antifermions we get the opposite behavior. In the framework of quantum information, our result could be considered as a plausible explanation of why we accept, as a fact (consistent with the experimental observation), that fermions (and antifermions), in our present epoch of a cool universe, have a unique intrinsic parity. The framework for constructing spin-parity entangled states is established.
机译：Dirac方程描述了相对论自旋1/2粒子的空间运动和固有自由度的动力学。在这里，我们采用这样的观点，即旋转子描述了携带两个量子位信息的大质量粒子的状态：螺旋性和固有奇偶性。我们表明，在热平衡下，自由费米子气体的密度矩阵与螺旋度和固有奇偶性相关。我们的结果介绍了讨论费米气体自旋奇偶性相关性的基本要素：（1）在超相对论域，当温度很高，T> 10〜（10）K时，费米子没有确定的本征奇偶性（50％：50％），与螺旋度最大相关; （2）在非常低的温度T≈3K时，唯一的奇偶性以10〜（20）比1占主导地位（通常选择为正），而螺旋性则变为混合状态以自旋向上和向下旋转，并且量子相关性会衰减。对于反铁蛋白，我们得到相反的行为。在量子信息的框架内，我们的结果可以被看作是一个合理的解释，说明了为什么我们接受一个事实（与实验观察一致），即在我们当前的一个凉爽的宇宙时代，费米子（和反费米子）具有一个独特的内在奇偶性。建立了构造自旋奇偶纠缠态的框架。

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