《15歲,成為國寶級天才科學家》第149章 你順序反了(2)

作者:制式希余·2小時前

“兩分量近似是折中方案,透過Foldy-Wouthuysen變換把正能態和負能態解耦,相當於只保留主要的部分。但解耦的時候會引入一些近似項,這些項在低對稱性分子裡很小,但在高對稱性分子裡會被對稱性放大。”

肖宿盯著螢幕細細看了一會兒。

許銘繼續說:“我嘗試用對稱性來約束那些近似項,利用分子點群的不可約表示,強制要求某些矩陣元在對稱操作下滿足特定的變換關係。比如說,一個四面體對稱的分子,屬於Td點群,它的某個不可約表示是三維的,那這三個維度對應的矩陣元之間應該有確定的關係。”

他頓了頓,眉頭微皺:“但做出來的結果很奇怪。有些分子,比如八面體對稱的【Fe(CN)6】4-配合物,修正之後反而更差了。我反覆檢查了程式碼和推導,邏輯應該沒問題,但結果就是不對。”

肖宿抬起頭:“你的對稱性約束是怎麼施加的?”

許銘在手機上畫了個示意圖:“在構造完哈密頓量之後,先用投影算符把它投影到各個不可約表示上,強制要求不同表示之間的耦合項為零。然後在這個對稱化後的哈密頓量基礎上,再引入自旋-軌道耦合的修正項。”

肖宿看著他畫的圖,沉默了幾秒。

然後他說:“你順序反了。”

許銘一愣:“啊?”

肖宿拿過他的手機,在照片上圈出一塊:“這個地方,你先把哈密頓量對稱化了,然後再加自旋-軌道耦合。但問題是,自旋-軌道耦合本身會破壞你剛剛建立起來的對稱性。”

許銘盯著那個圈,眉頭皺起來。

肖宿繼續說:“自旋-軌道耦合的數學形式是L·S,角動量和自旋的點積。這個算符在空間旋轉下表現得很規矩,但在反射操作下有問題,它破壞了宇稱對稱性。

你先把哈密頓量投影到Td點群的不可約表示裡,相當於預設了整個體系滿足Td對稱性。但自旋-軌道耦合一來,這個預設就不成立了。”

說完,看許銘還在思索,又補了一句:

“具體來說,Td點群有五個不可約表示:A1, A2, E, T1, T2。你做的對稱化,相當於把哈密頓量強行拆解成這些表示的直和。

但自旋-軌道耦合項在Td群作用下,會混合不同的表示,尤其是T1和T2之間會有非零的耦合項。

你事先把它們設為零,那自旋-軌道耦合的效應就被你刪掉了一半。”

許銘張了張嘴,沒說出話。

他腦子裡飛快地轉著。

Td點群的不可約表示特徵標表他背得滾瓜爛熟。

T1和T2確實在某些操作下有不同特徵標,自旋-軌道耦合確實會混合它們……

但那是標準處理流程啊?

幾乎所有的量子化學軟體都是這麼做的,先對稱化,再微擾。

他下意識地想反駁,但話到嘴邊又咽了回去。

因為肖宿說的邏輯是自洽的。

“那應該怎麼做?”許銘問。

肖宿看了他一眼,沉默了兩秒。

那眼神,讓許銘忽然有種奇怪的感覺,臉開始不由自主的發熱。

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