新HP(試行/作成中)
Select Language
アクセス数 Since 2009
今日 : 345
昨日 : 1035
今月 : 79312
総計 : 4815715
平均 : 941
Who am I ?
初貝 安弘 ORCID iD icon
筑波大学
筑波大学大学院
数理物質科学研究科
物理学専攻 教授
初貝写真
Yasuhiro2-Nov11-09
会議 & 研究会
グーグル検索:初貝
TAG index
ResercherID: Y.Hatsugai
Project
メインメニュー

量子力学3 (2014) : 筑波大学理工学群物理学類

概要

 

 

I. 量子力学における対称性
対称性と保存量
時間推進とエネルギー
空間並進と運動量
回転と角運動量
II. 量子力学における角運動量
角運動量演算子の代数
角運動量の量子化
スピンとパウリ行列
原子中の電子の軌道磁化とゼーマン効果
一様磁場中の電子
スピンとパウリ行列
2つのスピンの作る1重項と3重項
スピン・軌道相互作用
III. 回転群とその表現
連続群としての回転群
群の表現と基底
SU(2)とSO(3)
回転群と球面調和関数
角運動量の合成とクレブシュ・ゴルダン係数
ベクトル演算子、テンソル演算子
ウィグナー・エッカートの定理

 

 

 

 

教科書・参考書
A. Messiah: Quantum Mechanics (Dover) [amazon]
L. I. Schiff: 量子力学(上)(下)吉岡書店 [amazon]
J. J. Sakurai :現代の量子力学(上)(下)吉岡書店 [amazon]
犬井、田辺、小野寺:「応用群論」裳華房 [amazon]
Math detail: 初貝:「物理学のための応用解析」(サイエンス社) [amazon] 現在出版社が増刷してくれましたが、なぜかアマゾンでは版切れのまま!出版社のリンクからどうぞ

 

 

 

ご注意:まとめに選ばせて頂いているノートの選択ははTAの方に任せています。

 

 

 

量子力学3 (2014) : 筑波大学理工学群物理学類 進行状況
・学部3年
 [2013年度]
第1回 4月11日(金):まとめ [] [] []
「量子力学における対称性とその破れ」に関する紹介
  • 対称性:美人(美男子)は左右対称?
  • 対称操作とその定量化
  • 対称性とその破れ:More is different
  • 連続対称性とNambu-Goldstone ボゾン
  • 対称性の破れを越えて:トポロジカルな物質相
第2回 4月15日(火):まとめ [伊王野さん] [大久保さん] [平石さん]
ディラックのブラケット記法の復習
  • 関数、演算子、物理量
  • 基底の完全性、直交性
  • エルミート演算子と同時対角化
第3回 4月18日(金):まとめ [][][]
量子力学における対称性
  • 対称操作とユニタリ変換
  • 波動関数と物理量の変換
  • 変換の母関数と無限小変換
  • 空間の並進、時間推進
  • 自由粒子、調和振動子の回転対称性
  • 角運動量演算子の交換子
第4回 4月22日(火):まとめ [][][]
対称性の具体例
  • 空間並進と時間推進
  • 回転
第5回 4月25日(金):まとめ [][][]
回転操作
  • 空間回転と直交行列
  • 無限小回転と反対称行列
  • 空間回転の母関数としての角運動量とその保存
  • ベクトル演算子、スカラー演算子とその変換
  • 自由粒子、調和振動子の回転対称性
  • 角運動量演算子の交換子
第6回 5月2日(火):まとめ []
第1回演習:ブラケット記法とエルミート演算子
  • エルミート行列と射影分解
  • 1次元自由粒子と空間反転
  • 有限次元エルミート行列の固有ベクトルの完全性とユニタリティー
第7回 5月9日(金):まとめ []
第2回演習:量子論における対称性と角運動量
  • 量子力学における変換
  • 1次元調和振動子
  • 2次元調和振動子
  • 3次元調和振動子
第8回 5月13日(火):回転操作と角運動量:まとめ [高橋さん] [齋藤さん] [越智さん]
古典的な角運動量から量子論へ
  • 量子論における角運動量
  • 角運動量の代数
  • 上昇演算子、下降演算子
  • 角運動量の内積の分解
第9回 5月16日(金):角運動量の量子化:まとめ []
角運動量の量子論
  • 上昇演算子、下降演算子の行列要素
  • 角運動量の固有状態、同時対角化
  • 角運動量の量子化
第10回 5月20日(火):球面調和関数の導出:まとめ [越智さん] [齋藤さん] [高橋さん]
角運動量の固有関数としての球面調和関数
  • 極座標による角運動量演算子
  • 球面調和関数と整数スピン
  • 極座標による上昇下降演算子
第11回 5月23日(金):球面調和関数の導出(続き):まとめ [齋藤さん] [高橋さん] [藤原さん]
角運動量の固有関数としての球面調和関数(続き)
  • 微分演算子としての角運動量
  • ルジャンドル多項式
  • 球面調和関数の具体形とその位相
第12回 5月27日(火)スピン(S=1/2)角運動量:まとめ []
半奇整数の角運動量としてのスピン
  • S=1/2の角運動量演算子の行列表現
  • パウリ行列とその性質
  • 時間反転対称性
  • 時間反転対称操作に対する物理量の変換性
  • ゼーマン効果とスピン仮説
第13回 5月30日(金):まとめ []
第3回演習:角運動量と球面調和関数
  • 軌道角運動量の代数
  • 角運動量の代数と上昇下降演算子
  • 球面調和関数の導出
第14回 6月6日(火):まとめ []
電子のスピンの物理
  • ミニマム結合による電磁場
  • 軌道角運動量とゼーマン効果
  • スピン仮説
  • 時間反転対称性
時間反転対称性
  • 反ユニタリ演算子とその性質
  • クラマース縮退
  • 複数個のスピンとその時間反転対称性
一様磁場下の電子系
  • ランダウ準位
  • ランダウ縮退
第16回 6月10日(火):まとめ []
第4回演習:スピンとパウリ行列
  • パウリ行列
  • 2次元エルミート行列の射影分解
  • 時間反転に対する物理量の変換性
第17回 6月13日(金):まとめ []
2つのS=1/2のスピンの合成
  • テンソル積による状態
  • 合成スピン
  • Sz-=S1z+S2zの固有値mの合成則
  • 全スピンSの確定
  • |11>
  • |10>
  • |1-1>
  • クレブシュ・ゴルダン係数
第18回 6月17日(火):まとめ []
第5回演習:一様磁場と時間反転対称性
  • 一様磁場下の電子
  • 多スピン状態の時間反転対称性とクラマース縮退
  • J=1の角運動量の行列表示
第19回 6月20日(金):まとめ [] [] []
一般の角運動量の合成
  • それぞれの角運運動量の状態からつくるテンソル積状態
  • 全角運動量の状態
Clebsch-Gordan 係数
  • 2種類の直交関係
  • 具体的なClebsch-Gordon 係数の構成法
  • 可能な合成角運動量の値
  • j1 ⊗ j2=j1+j2⊕...⊕ |j1-j2|
具体的なClebsch-Gordan 係数
  • 1/2 ⊗ 1/2 = 1 ⊕ 0 : 交換相互作用と2スピン系のエネルギー
  • 1 ⊗ 1 = 2 ⊕ 1⊕ 0
第20回 6月24日(火):まとめ []
第6回演習:角運動量の合成
  • 角運動量の合成と可能な値
  • 1/2 ⊗ 1/2 = 1 ⊕ 0
  • 1 ⊗ 1 = 2 ⊕ 1⊕ 0
第21回 6月27日(金):まとめ []
既約テンソル演算子
  • 既約テンソル演算子とは
  • 既約テンソル演算子の積
  • 1 ⊗ 1 = 2 ⊕ 1⊕ 0
第22回 7月1日(火):まとめ []
Wigner-Eckartの定理
  • 既約テンソル演算子
  • ベクトル演算子
  • Wigner-Eckartの定理へ
第23回 7月4日(金):まとめ []
第7回演習:角運動量の合成続き
  • 角運動量の公式まとめ
  • 1 ⊗ 1/2 = 3/2 ⊕ 1/2
  • 時間反転対称性
第24回 7月8日(火):まとめ []
WIgner-Eckartの定理
  • Wigner-Eckartの定理の主張
  • 還元行列要素
  • 選択則
回転群の導入
  • 回転操作とSO(3)
  • 回転軸の存在
  • 回転群とは
  • 回転操作の類と回転軸
オイラー角による回転の表示
  • 回転軸の移動と共役な回転
  • 回転の合成からオイラー角での回転の表示の導出
第25回 7月11日(金)(台風により休講):まとめ []
群の表現と量子力学
  • 基底関数としての多重項
  • 波動関数の変換と群の表現
  • 回転群とそのスピン表現
第25回 7月15日(火):まとめ []
第8回演習:既約テンソル演算子
  • 既約テンソル演算子
  • Wigner-Eckartの定理
  • ベクトル演算子
♥ ♥ 今年はまだここまで(少し遅れてますね。):以下省略(すみません)

 

前
[ New ] 量子力学3(2015)(筑波大学)
カテゴリートップ
講義
次
統計力学2(2013)(筑波大学)

モバイル機器でご覧の方
現在の時刻
今年もやります。まずは量子力学3(遠隔). 冬は 統計力学2 改め物性理論II (大学院「ベリー接続の理論とバルクエッジ対応」). 令和二年の新年あけましておめでとうございます。今年もあと-1210日!
最新ニュース
投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2020-11-03 10:00:50 (4940 ヒット)

Thouless' (adiabatic) pump in one-dimension is a typical topological phenomena characterized by the Chern number that correspondes to the quantized motion of the center of mass (COM). Although the COM is only well-defined with boudary (to set the origin of the coordinate), the COM experimentally observed is given by the bulk and the edge states do not contribute. Ultimate adiabaticity, that has never been achieved experimentaly, supports the quantization of the COM supplemented by the periodicity of the system with boundaries. This is the unique bulk-edge correspondence of the pump. We here propose a generic construction using a phase boundary line of the symmetry protect phase with two parameters works as a topological obstruction of the pump in extended parameter space. The construction is purely of manybody and the interaction can be one of the parameters. Have a look at "Interaction-induced topological charge pump" by Yoshihito Kuno and Yasuhiro Hatsugai, Phys. Rev. Research 2, 042024(R), (2020) (Open access)


投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2020-10-28 10:28:43 (6127 ヒット)

The Dirac cone is a typical singular energy dispersion in two dimensions that is a source of various non-trivial topological effects. When realized in real/synthetic materials, it is generically tilted and the equi-energy surface (curve) can be elliptic/hyperbolic (type I/II). The type III Dirac cone is a critical situation between the type I and II that potentially causes various non-trivial physics. As for realization of the type III Dirac cones, we are proposing a generic theoretical scheme without any fine tuning of material parameters . It may also help to synthesize in meta materials. The molecular orbital (MO) construction of the generic flat bands which we are also proposing plays a crutial role. Have a look at "Type-III Dirac Cones from Degenerate Directionally Flat Bands: Viewpoint from Molecular-Orbital Representation" by Tomonari Mizoguchi and Yasuhiro Hatsugai, J. Phys. Soc. Jpn. 89, 103704 (2020) Also arXiv:2007.14643. The paper has been selected as an Editors' choice of J. Phys. Soc. Jpn. (Sep. 2020). See also "News and comments" by Prof. N. Nagaosa.


投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2020-10-01 16:07:56 (5427 ヒット)

Motivated by a historical example, the Dirac Hamiltonian as a square-root of the Klein-Gordon Hamiltonian, its lattice analogue has been discussed recently. Zero energy states are shared by the parent and its descendant. The story is more than that. Not necessarily zero energy but its high energy part can also share topological characters. We hereby propose a “square-root higher order topological insulator (square-root HOTI)” when its squared parent is HOTI. Based on the simple observation that square of the decorated honeycomb lattice is given by a decoupled sum of the Kagome and honeycomb lattices, we have demonstrate that the “corner states” of the breezing Kagome lattice with boundaries share topological characters with its descendant as the decorated honeycomb lattice. Have a look at our recent paper just published online, "Square-root higher-order topological insulator on a decorated honeycomb lattice" by Tomonari Mizoguchi, Yoshihito Kuno, and Yasuhiro Hatsugai, Phys. Rev. A 102, 033527 (2020), also arXiv:2004.03235.


投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2020-09-17 11:42:01 (5146 ヒット)

As for a topological characterization of a full Liouvillian (including jump term) for the non hermitian fractional quantum Hall states, we are proposing a pseudospin Chern number associated with the Niu-Thouless-Wu type twists in the doubled Hilbert space. Numerical demonstration of the proposal is explicitely given and its validity is discussed. Have a look at "Fate of fractional quantum Hall states in open quantum systems: Characterization of correlated topological states for the full Liouvillian" by Tsuneya Yoshida, Koji Kudo, Hosho Katsura, and Yasuhiro Hatsugai, Phys. Rev. Research 2, 033428 (2020) (open access).


投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2020-08-16 14:53:28 (5638 ヒット)

Adiabatic deformation of gapped systems is a conceptual basis of topological phases. It implies that topological invariants of the bulk described by the Berry connection work as topological order parameters of the phase. This is independent of the well-established symmetry breaking scenario of the phase characterization. Adiabatic heuristic argument for the fractional quantum Hall states is one of the oldest such trials that states the "FRACTIONAL" state is deformed to the “INTEGER”. Although it is intuitive and physically quite natural, there exist several difficulties. How the states with different degeneracy are deformed each other adiabatically? We have clarified the questions and demonstrated this adiabatic deformation on a torus in the paper "Adiabatic heuristic principle on a torus and generalized Streda formula" by Koji Kudo and Yasuhiro Hatsugai , Phys. Rev. B 102, 125108 (2020) (also arXiv:2004.00859) What is deformed continuously is a gap not the states ! This is also sufficient for the topological stability of the Chern number (of the degenerate multiplet) as a topological order parameter. Have a look at.


    検索
    バルク・エッジ対応
    [0] バルクとエッジ
    [1] 集中講義
    [2] 原論文と解説
    [3] トポロジカル秩序とベリー接続:日本物理学会誌 「解説」 [JPS-HP] [pdf]
    [4] "Band gap, dangling bond and spin : a physicist's viewpoint" [pdf] [Web]
    トポロジカル相
    [0]昔の科研費
    科研費 1992年度:電子系スピン系におけるトポロジカル効果
    科研費 1994年度:物性論におけるトポロジーと幾何学的位相
    私の講演ファイルのいくつか
    [1] MIT, Boston (2003)
    [2] APS/JPS March Meeting (2004)
    [3] JPS Fall meeting, JAPAN (2004)
    [4] APS/JPS March meeting (2005)
    [5] JPS Fall meeting (2005):Entanglement
    [6] Superclean workshop, Nasu (2006)
    [7] MPIPKS, Dresden (2006)
    [8] KEK, Tsukuba (2007)
    [9] ETH, Zurich (2008)
    [10] ICREA, Sant Benet (2009)
    [11] JPS Meeting, Kumamoto (2009)
    [12]HMF19, Fukuoka (2010)
    [13] NTU, Singapore (2011)
    [14] ICTP, Trieste (2011)
    [15] Villa conf., Orland (2012)
    Web記事 カテゴリ一覧
    最新のエントリ
    Web記事 アーカイブ