On gravitational interaction of fermions
本文讨论了自旋为1/2的相对论量子粒子的引力相互作用。构造了耦合于静态时空度规的Dirac粒子的精确Foldy-Wouthuysen变换。然后分析了该理论的准相对论极限。利用类似的方法，我们得到了精确的Cini-Touschek变换，并讨论了费米子理论的超相对论极限。我们证明了Foldy-Wouthuysen变换不是唯一定义的，并且相应的模糊性深深植根于相对论性量子理论。
2001-12-31 gr-qc
Relativistic quantum mechanics of a Proca particle in Riemannian spacetimes
建立了黎曼时空中Proca粒子的相对论性量子力学.在黎曼时空中，给出了Proca粒子与反常磁矩和电偶极矩的电磁相互作用的协变方程。相对论性的Foldy-Wouthuysen变换与津贴的条款成比例的普朗克常量的零功率进行。所得到的哈密顿量与标量粒子和狄拉克粒子的相应的Foldy-Wouthuysen哈密顿量以及它们的经典对应哈密顿量一致。本文讨论相对论性量子力学在Foldy-Wouthuysen表象中的统一。
2018-07-13 gr-qc math-ph math.MP
Spin-torsion coupling and gravitational moments of Dirac fermions: theory and experimental bounds
讨论了规范引力场中狄拉克费米子粒子的量子动力学。本文研究了费米子与外场的最小耦合和Pauli型非最小耦合，并考虑了平移引力矩和Lorentz引力矩的概念。根据协方差参数，排除了重力磁矩和重力电矩的异常。在不假定规范引力场弱的情况下，导出了任意规范场组态的广义Foldy-Wouthuysen变换。利用非惯性参考系中Dirac粒子与磁场耦合的Foldy-Wouthuysen哈密顿量，分析了最近的实验数据，得到了时空挠率的界.
2015-01-29 gr-qc hep-th
Nonrelativistic Limit of the Dirac-Schwarzschild Hamiltonian: Gravitational Zitterbewegung and Gravitational Spin-Orbit Coupling
通过Foldy-Wouthuysen变换研究了引力耦合Dirac方程的非相对论极限。相对论修正项在引力zitterbewegung和引力自旋轨道耦合方面有直接和明显的物理解释。我们没有发现自旋矢量与引力的直接耦合，否则会违反宇称。我们最近在[Phys.Rev.A 87（2013）032101]中描述的粒子-反粒子对称性在通过Foldy-Wouthuysen变换获得的微扰校正水平上得到了验证。计算了电磁跃迁流的引力修正。
2013-08-22 gr-qc hep-ph hep-th
Scalar particle in general inertial and gravitational fields and conformal invariance revisited
在广义相对论的黎曼时空中，发现了无质量标量粒子共形不变性的新表现形式，共形变换使Foldy-Wouthuysen表象中的哈密顿量和波函数守恒.证明了无质量标量粒子和狄拉克粒子的共形不变性表现形式的相似性。新的精确的Foldy-Wouthuysen哈密顿量推导出在一般的静态时空中的大质量和无质量的标量粒子，并在克尔场近似的空间各向同性度规旋转的框架。后一种情况涵盖了在地球地面或卫星上的观察者，并考虑到了兰斯-蒂林效应。高精度的公式得到了任意时空度规。导出了一般的量子力学运动方程。它们的经典极限与相应的经典方程相一致。
2013-08-06 gr-qc math-ph math.MP
Hidden Momentum and the Absence of the Gravitational Spin Hall Effect in a Uniform Field
University of Alberta（阿尔伯塔大学）
研究指出，均匀引力场中狄拉克粒子不存在引力自旋霍尔效应，因初始状态不一致及对规范动量的误判。
2025-12-19 gr-qc
Spin-rotation couplings: spinning test particles and Dirac field
在狭义相对论和广义相对论的“1+3”和“3+1”时空分裂技术的背景下，考察了Mashhoon很久以前提出的自旋和转动之间的耦合假设。从经典（Mathisson-Papapetrou-Dixon-Souriou模型）和量子物理（外场中Dirac场的Foldy-Wouthuysen变换）两个方面讨论了它的内容，回顾和讨论了所有有关这种效应存在的理论文献。一些原始的贡献也包括在内。
2007-10-03 gr-qc
Spin-orbit couplings of quantum fields in Schwarzschild spacetime
在史瓦西时空中，无质量狄拉克场和光子场的引力自旋轨道耦合可以用一种统一的方法来研究。与以往主要在量子力学水平上进行的研究相反，我们的工作是在量子场论的水平上进行的，而没有采用Foldy-Wouthuysen变换。如果无质量的狄拉克粒子和光子具有相同的动量，则它们由于引力自旋轨道耦合而产生的能级分裂是相同的。无质量的狄拉克粒子和来自霍金辐射的光子，只要它们的原始动量不平行于史瓦西黑洞的径向方向，就会被部分极化。
2014-12-11 gr-qc
Spin effects and compactification
我们考虑Dirac粒子在弯曲空间中运动的动力学，其中一个坐标受到紧化，从而在三维和二维空间之间平滑地插值。我们使用紧化模型，这使我们能够执行的狄拉克方程的精确的Foldy-Wouthuysen变换，然后获得的动量和自旋的经典极限运动方程的精确解。自旋以可变的角速度进动，在此期间，在剩余的二维空间中可能出现一次或两次“闪烁”。我们注意到粒子动力学中的不可逆性，因为粒子总是可以从低维区域穿透到高维区域，但不能反向穿透。
2014-02-16 gr-qc
Gravitational Spin Hall Effect of Dirac Particle and the Weak Equivalence Principle
本文通过弯曲时空中的Foldy-Wouthuysen变换研究狄拉克波包在静态均匀引力场中的自旋-轨道耦合，预言了引力自旋霍尔效应，并指出该效应意味着弱等效原理对量子粒子被违反。
2023-10-26 gr-qc
Quantum-mechanical description of Lense-Thirring effect for relativistic scalar particles
标量粒子的Foldy-Wouthuysen哈密顿量的精确表达式用于相对论性Lense-Thirring效应的量子力学描述。找到了用空间各向同性度规近似的克尔场中角动量算符的精确演化，并在非相对论弱场近似下给出了基于Laplace-Runge-Lenz矢量的完整Lense-Thirring效应的量子力学描述。得到了速度和加速度算符的相对论量子力学方程。加速度方程定义了类科里奥利加速度和类离心加速度，并给出了框架拖曳效应的量子力学描述。
2014-08-10 gr-qc
Pauli equation and charged spin-1/2 particle in a weak gravitational field
本文通过弯曲空间Dirac方程的非相对论近似推导弱引力场（含电磁场）中的类Pauli方程及带电自旋1/2粒子运动方程，验证两种背景情况，发现均匀静态场与Foldy-Wouthuysen变换结果不一致的理论挑战。
2024-10-13 gr-qc hep-th
Comment on "Spin in an arbitrary gravitational field" arXiv:1308.4552
该工作的作者[Phys.Rev.D88，084014（2013）]，arXiv：1308.4552，通过使用“Schwinger规范”限制四元组场的选择，推导出对协变狄拉克方程有效的量子力学方程。然而，以前已经表明，这个规范为哈密顿算符的物理模糊性留下了空间。这里精确地显示了这种模糊性是如何随着它们的设置而发生的。在这里与时间相关的情况下，在福尔迪-吴修森哈密顿量中还有另一个不明确之处。然而，他们对经典自旋粒子的运动方程是明确的。
2013-12-13 gr-qc hep-th physics.gen-ph
Spin dynamics in gravitational fields of rotating bodies and the equivalence principle
讨论了旋转源的引力场中带自旋粒子的量子动力学和经典动力学。得到了描述弯曲时空中经典自旋运动的相对论性方程。我们证明了经典自旋的进动与弯曲时空中Dirac粒子的Foldy-Wouthuysen方法导出的量子自旋的运动完全一致。我们表明，进动效应的关键取决于一个四分体的选择。所获得的结果进行了比较，早期的计算不同的四分体计。
2009-09-12 gr-qc hep-th
Quantum hydrodynamics of spinning particles in electromagnetic and torsion fields
建立了费米子物质与外部经典电磁场、引力场、惯性场和扭转场相互作用的多粒子量子流体动力学模型。基于Foldy-Wouthuysen变换得到的非相对论Pauli-like方程，构造了Dirac费米子多粒子量子系统的自洽流体动力学方程.借助Madelung分解方法，导出了细观流体变量与宏观流体变量之间的显式关系。量子流体力学的封闭方程组包括连续性方程、动量平衡和自旋密度演化的动力学方程。讨论了自旋波动力学中挠率的可能实验表现。
2021-12-16 gr-qc hep-th
Non-Relativistic Approximation of Dirac Equation for Slow Fermions Coupled to the Chameleon and Torsion Fields in the Gravitational Field of the Earth
我们分析了慢费米子狄拉克方程的非相对论近似，耦合到变色龙场和扭曲的时空与史瓦西度规，采取在地球近似的弱引力场。我们遵循Kostelecky（Phys.Rev.D69，105009（2004））提出的弯曲扭曲时空中的Dirac方程的分析，并应用Foldy-Wouthuysen变换。我们推导出了慢费米子的有效低能引力势，它与地球的引力场、变色龙场和挠率有最小和非最小耦合。
2015-09-14 astro-ph.IM gr-qc hep-ph
Ultrarelativistic Decoupling Transformation for Generalized Dirac Equations
众所周知，Foldy-Wouthuysen变换可以揭示广义狄拉克汉密尔顿量的非相对论极限，为薛定谔-泡利理论中的有效算子提供直观的物理解释。我们在这里讨论相反的，超相对论的限制，这需要使用一个根本不同的扩展，在狄拉克方程中的领先的动力学项是由粒子的质量和其他相互作用（潜在的）条款，而不是反之亦然扰动。超相对论解耦变换适用于自由狄拉克粒子（外尔基）和高能量快子，这是一个完全洛伦兹协变方程描述的超光速粒子。对于快子，在高能极限下的主导引力相互作用项是吸引的，并且在高能极限下的主导引力相互作用项等于亚光速狄拉克粒子（慢子）的主导引力相互作用项。
2015-06-05 gr-qc hep-ph
Semiclassical limit for Dirac particles interacting with a gravitational field
研究了自旋为1/2的粒子在弱静态引力场中的行为。狄拉克哈密顿量对角化的折叠Wouthuysen变换也提供了简单的形式的动量和自旋极化运营商。首次导出了动量和自旋运动的算符方程。分析了它们的半经典极限。偶极自旋重力耦合在以前发现的（另一个）哈密顿量不会导致任何可观察到的效果。建立了量子和经典分析之间的一般协议，相反，最近的几个索赔。导出了引力Stern-Gerlach力的表达式。螺旋度在引力场和相应加速坐标系中的演化是一致的，是等效原理的体现。
2005-02-27 astro-ph gr-qc hep-ph
Inertial and gravitational effects on a geonium atom
我们揭示了地球上非相对论狄拉克粒子（质量$m$）的所有线性阶惯性和引力效应，直到在Foldy-Wouthuysen类展开中达到$1/m$阶。将所得结果应用于Penning阱实验中，其中Dirac粒子在腔中经历回旋运动和自旋进动，即，本文研究了地偶素原子的$g$因子的修正，发现每种引力修正对回旋频率和质量$m$的依赖性不同。因此，它们的大小根据情况而变化。在电子$g$因子测量的特定情况下，对观测到的$g$因子的主要校正来自地球自转的影响，其为$δg / 2 \simeq 5.2 \times 10^{-17}$。它可能在不久的将来被发现。
2022-04-18 gr-qc hep-ph hep-th
