Relativity

Rapidity $\rho$ は以下で定義される。 $$ \tanh(\rho) = \beta $$ また、 $$ \cosh(\rho) = \gamma $$ $$ \sinh(\rho) = \beta\gamma $$ であるから、 $e^{\rho}$や$e^{-\rho}$は以下の様になる。 $$ e^{\rho}=\gamma(1+\beta) = \sqrt{\frac{1+\beta}{1-\beta}} $$ $$ e^{-\rho}=\gamma(1-\beta) = \sqrt{\frac{1-\beta}{1+\beta}} $$ また、以下の様な式が成り立つ。 $$ \cosh(\rho/2) = \left( \frac{\gamma+1}{2} \right)^{1/2} = \left( \frac{E+m}{2m} \right)^{1/2} $$ $$ \sinh(\rho/2) = \left( \frac{E-m}{2m} \right)^{1/2} $$ $$ \tanh(\rho/2) = \left( \frac{E-m}{E+m} \right)^{1/2} = \frac{p}{E+m} $$ 慣性系$S$と、それに対して速度$v$で動く慣性系$S'$を考える。$t=t'=0$で$x=x'=0$とする。 ある時空点が$S$系で$(t,x)$、$S'$系で$(t',x')$で表される。この関係は、 $$ \begin{pmatrix} t' \\ x' \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \gamma & -\beta\gamma \\ -\beta\gamma & \gamma \end{pmatrix} \begin{pmatrix} t \\ x \end{pmatrix} $$ になる。これは以下の様に書き換えることが出来る。 $$ \begin{pmatrix} t' + x' \\ t' - x' \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} e^{-\rho} & 0 \\ 0 & e^{\rho} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} t+x \\ t-x \end{pmatrix} $$ 軌道角運動量 $$ \boldsymbol{L}=\boldsymbol{x} \wedge \boldsymbol {p} $$ $$ L^{\mu\nu}=x^\mu p^\nu - x^\nu p^\mu $$ 全角運動量 $$ J^{\mu\nu}=S^{\mu\nu}+L^{\mu\nu} $$ $S^{0\mu}=0$になっており、この反対称テンソルに付随するのは軸性ベクトルのみ。 粒子静止系ではその軸性ベクトルは3-spin。 Pauli-Lubanski psudovectorは以下で定義される。 $$ \boldsymbol{W}=\star(\boldsymbol{J} \wedge \boldsymbol{P}) $$ $$ W_\mu = \frac{1}{2}\varepsilon_{\mu\nu\rho\sigma}J^{\nu\rho}P^{\sigma} $$ 定義からあきらかなように、$J$のうち$L$は$W$には寄与しない。