汤玛斯进动

✍ dations ◷ 2025-11-20 16:31:35 #进动,量子力学

在量子力学中，汤玛斯进动是自旋角动量与轨道角动量相互作用的校正，由路维林·汤玛斯（英语：Llewellyn Thomas）提出的进动现象，背景基础为狭义相对论以及基本粒子具有自旋。

路维林·汤玛斯（英语：Llewellyn Thomas）于1914年提出汤玛斯进动，当时他所拥有的相关知识仅有德西特关于月亮的相对论性进动的论文，出现在亚瑟·爱丁顿发表的书中。

于1925年，汤玛斯以狭义相对论方式计算了原子精细结构的谱线分裂的进动频率。他发现落差为1/2这项因子，现在也称为汤玛斯半值（Thomas half）。

电子自旋的发现，其中相对论进动现象更加深了汤玛斯进动的重要性，也因此以汤玛斯为名以作纪念。

量子力学中，汤玛斯进动是自旋-轨道作用的修正。其考量了类氢原子中电子与原子核间的相对论时间膨胀效应。简要地说：具有自旋的粒子在加速时会发生进动，因为狭义相对论中洛伦兹变换是不可对易的。

傅科摆的摆荡平面发生旋转可以视为单摆在欧几里得空间的二维球面做平行移动。闵可夫斯基时空中，速度的双曲空间代表了一个三维（赝）球面，此球面具有虚数半径及虚数类时坐标。一自旋粒子于此相对论速度空间做平行移动导致汤玛斯进动，类似于傅科摆摆荡平面的旋转。在此二例子中的旋转角由曲率的面积分决定，与高斯-博内定理相符合。

汤玛斯进动也是傅科摆进动的修正项，在荷兰奈梅亨这样的纬度，其修正值为 $\omega \approx 9.5\cdot 10^{-7}$ $\omega \approx 9.5 \cdot 10^{-7}$ 角秒/日。

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