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量子物理

arXiv:2509.24714 (quant-ph)
[提交于 2025年9月29日 ]

标题: 非相对论量子动力学在扭曲螺旋时空中的表现

标题: Nonrelativistic quantum dynamics in a twisted screw spacetime

Authors:Faizuddin Ahmed, Edilberto O. Silva
摘要: 我们研究了在具有两个独立扭转变换控制的螺旋型时空中无自旋粒子的非相对论量子动力学,这些控制在纯螺旋位错和均匀扭转之间进行插值。 从诱导的空间度规中构建协变薛定谔算子,分离变量以获得单个径向本征问题,并通过最小耦合引入均匀磁场和Aharonov-Bohm(AB)通量。 在分析上,我们识别出由螺旋参数设定的全局AB类似重新索引与由分布扭转产生的局部曲率驱动混合之间的清晰分离。 我们推导出连续性方程和方位和轴向概率流的封闭表达式,建立实用的参数缩放关系,并恢复极限基准(AB、Landau和平坦空间)。 数值上,有限差分Sturm-Liouville求解器(在轴附近去除核心并使用Langer变换)解析谱、波函数和电流。 结果揭示了AB周期性和与螺旋参数的重新索引,Landau扇形趋势,扭曲引起的能级倾斜和避免交叉,以及几何引起的轴向电流近轴回流,在横截面积分中权重可忽略不计。 该框架将几何和场直接映射到可测量的光谱偏移、干涉相位和持久电流信号。
摘要: We investigate the nonrelativistic quantum dynamics of a spinless particle in a screw-type spacetime endowed with two independent twist controls that interpolate between a pure screw dislocation and a homogeneous twist. From the induced spatial metric we build the covariant Schr\"odinger operator, separate variables to obtain a single radial eigenproblem, and include a uniform magnetic field and an Aharonov-Bohm (AB) flux by minimal coupling. Analytically, we identify a clean separation between a global, AB-like reindexing set by the screw parameter and a local, curvature-driven mixing generated by the distributed twist. We derive the continuity equation and closed expressions for the azimuthal and axial probability currents, establish practical parameter scalings, and recover limiting benchmarks (AB, Landau, and flat space). Numerically, a finite-difference Sturm-Liouville solver (with core excision near the axis and Langer transform) resolves spectra, wave functions, and currents. The results reveal AB periodicity and reindexing with the screw parameter, Landau-fan trends, twist-induced level tilts and avoided crossings, and a geometry-induced near-axis backflow of the axial current with negligible weight in cross-section integrals. The framework maps the geometry and fields directly onto measurable spectral shifts, interferometric phases, and persistent-current signals.
评论: 30页,10图,3表
主题: 量子物理 (quant-ph) ; 应用物理 (physics.app-ph)
引用方式: arXiv:2509.24714 [quant-ph]
  (或者 arXiv:2509.24714v1 [quant-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2509.24714
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Edilberto Oliveira Silva [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 9 月 29 日 12:43:34 UTC (1,103 KB)
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