1.1.4. Плоские волны.
Так как гамильтониан свободного электрона
коммутирует с оператором импульса
:
то для свободного электрона возможны состояния с определенной энергией и с определенным импульсом
. Таким состояниям соответствуют решения уравнения Дирака, имеющие вид плоских монохроматических волн с обоими знаками частот. Мы будем записывать их в виде
(1.1.23)
где V — нормировочный объем,
—
-вектор импульса частицы,
— постоянные биспиноры, удовлетворяющие уравнениям
(1.1.24)
При этом, в соответствии с (1.1.21), решение с положительной частотой
описывает состояние электрона, а решение с отрицательной частотой
— состояние позитрона:
Будем предполагать, что волновые функции
удовлетворяют условию нормировки
где интегрирование совершается по объему V. Из этого условия легко установить условие нормировки биспиноров
Именно, воспользовавшись уравнениями (1.1.24) и соотношениями (1.1.13), мы получим
откуда
Из этого соотношения и условия нормировки
следует, что
(1.1.25)
Соотношения (1.1.25) и (1.1.26) и представляют собой условия нормировки биспиноров
Заметим, что соотношения (1.1.26) справедливы не только для электрона, но и для нейтрино, в последнем случае
и в качестве условий нормировки следует брать соотношения (1.1.26).
Выше мы записывали биспинор
в виде столбца, содержащего два спинора, связанных между собой соотношениями (1.1.18). Используя эти соотношения и условия нормировки (1.1.25), можно представить биспиноры
в виде столбцов
где
и двухкомпонентные спиноры
удовлетворяют условию нормировки