双磁电偶极对称性:宇称空间中的赝角动量与电性朗德g因子
电偶极矩(EDM)是探测基本对称性的灵敏探针,也是超越标准模型物理研究的核心。该研究团队提出了一种基于对称性的EDM描述方法,其与塞曼效应类似,将磁偶极子与电偶极子在电磁对偶性中置于同等地位。在类氢问题中,静态磁场(赝矢量)与角动量算符Ĵ耦合,并将SO(4)对称性约化为由Ĵz生成的轴向SO(2)对称性;而静态电场(极矢量)在固定主量子数n的流形内与标度化龙格-楞次算符Âsc耦合,混合相反宇称态,同时保持由Ĵz(轴向)和Âsc,z(动力学)生成的SO(2)×SO(2)对称性。这启发研究者构建了一个赝角动量算符Ĵp(源自Âsc)和电朗德因子gE,使得轨道偶极算符可表示为d̂orb = gEdBĴp/ℏ,其中自然电偶极单位为dB = ea₀ = 2μBc/α(a₀为玻尔半径,μB为玻尔磁子)。例如氢原子2s与2p(m=0)态的斯塔克混合会产生|⟨dorb⟩|=3dB(即gE=3)。借鉴奥哈宁的塞曼效应磁化形式体系,研究人员构建了其电学对偶——波函数的微观极化,其非零旋度定义了有效磁概率电流J⃗m=-ε₀⁻¹∇×P⃗。EDM期望值可表示为⟨d̂tot⟩=(-ε₀/2)∫r⃗×J⃗m d³r = dB[gE⟨Ĵp⟩/ℏ + gEe⟨Ŝ⟩/ℏ],其中gEe=2dint/dB。此处自旋算符Ŝ编码了来自对称性破缺相互作用的任何本征EDM(dint),而Ĵp则反映了由龙格-楞次对称性决定的斯塔克诱导赝角动量。该对偶框架表明,诱导EDM源自有效循环的磁概率电流,这与由循环电概率电流产生的磁偶极矩直接对应。



