9j-Symbole nach Eugene Wigner dienen dazu vier Drehimpulse in der Quantenmechanik zu koppeln.
Entsprechend ist das 9j-Symbol folgendermaßen über den Umkopplungskoeffizienten definiert:
![{\displaystyle {\sqrt {(2j_{3}+1)(2j_{6}+1)(2j_{7}+1)(2j_{8}+1)}}{\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}\\j_{4}&j_{5}&j_{6}\\j_{7}&j_{8}&j_{9}\end{Bmatrix}}=\langle ((j_{1}j_{2})j_{3},(j_{4}j_{5})j_{6})j_{9}|((j_{1}j_{4})j_{7},(j_{2}j_{5})j_{8})j_{9}\rangle .}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3c4867245b7980cba0fb4aa09c18461e4792fab7)
Der Umkopplungskoeffizient auf der rechten Seite transformiert zwischen zwei Basensätze: im Einen wird
mit
zu
gekoppelt und
mit
zu
und danach
und
zu
. Im Anderen wird
mit
zu
gekoppelt und
mit
zu
und danach
und
zu
.
![{\displaystyle |((j_{1}j_{4})j_{7},(j_{2}j_{5})j_{8})j_{9}\rangle =\sum _{j_{3}}\sum _{j_{6}}\langle ((j_{1}j_{2})j_{3},(j_{4}j_{5})j_{6})j_{9}|((j_{1}j_{4})j_{7},(j_{2}j_{5})j_{8})j_{9}\rangle \,|((j_{1}j_{2})j_{3},(j_{4}j_{5})j_{6})j_{9}\rangle }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/277e7b0570c611ab455616ea9824e4845d1bc6c8)
![{\displaystyle ={\sqrt {(2j_{7}+1)(2j_{8}+1)}}\,\sum _{j_{3}}\sum _{j_{6}}\,{\sqrt {(2j_{3}+1)(2j_{6}+1)}}{\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}\\j_{4}&j_{5}&j_{6}\\j_{7}&j_{8}&j_{9}\end{Bmatrix}}|((j_{1}j_{2})j_{3},(j_{4}j_{5})j_{6})j_{9}\rangle }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/77621ffdf2e7d7c3fd58ebf371ab135caa00f050)
Symmetrien
Das 9j-Symbol ist invariant unter Reflexion an seinen Diagonalen und bei gerader Permutation der Reihen oder Spalten:
![{\displaystyle {\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}\\j_{4}&j_{5}&j_{6}\\j_{7}&j_{8}&j_{9}\end{Bmatrix}}={\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{4}&j_{7}\\j_{2}&j_{5}&j_{8}\\j_{3}&j_{6}&j_{9}\end{Bmatrix}}={\begin{Bmatrix}j_{9}&j_{6}&j_{3}\\j_{8}&j_{5}&j_{2}\\j_{7}&j_{4}&j_{1}\end{Bmatrix}}={\begin{Bmatrix}j_{7}&j_{4}&j_{1}\\j_{9}&j_{6}&j_{3}\\j_{8}&j_{5}&j_{2}\end{Bmatrix}}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f37946e4b2211b9d39ed8b305eebc5b1e3f07d46)
Bei ungerader Permutation von Reihen oder Spalten wird mit dem Phasenfaktor
multipliziert, mit
. Beispiel:
![{\displaystyle {\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}\\j_{4}&j_{5}&j_{6}\\j_{7}&j_{8}&j_{9}\end{Bmatrix}}=(-1)^{S}{\begin{Bmatrix}j_{4}&j_{5}&j_{6}\\j_{1}&j_{2}&j_{3}\\j_{7}&j_{8}&j_{9}\end{Bmatrix}}=(-1)^{S}{\begin{Bmatrix}j_{2}&j_{1}&j_{3}\\j_{5}&j_{4}&j_{6}\\j_{8}&j_{7}&j_{9}\end{Bmatrix}}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0b4e95cd97944cab790dda16273ec08d48ea5e5a)
Zurückführung auf 6j-Symbole
Die 9j-Symbole lassen sich als Summen über Produkte von drei 6j-Symbolen ausdrücken:
.
Dabei wird über alle
summiert bei denen für die Faktoren die Dreiecksbedingung erfüllt ist (siehe 3j-Symbol oder 6j-Symbol).
Spezialfall
Ein Spezialfall ist, falls das 9j-Symbol proportional einem 6j-Symbol ist:
![{\displaystyle {\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}\\j_{4}&j_{5}&j_{6}\\j_{7}&j_{8}&0\end{Bmatrix}}={\frac {\delta _{j_{3},j_{6}}\delta _{j_{7},j_{8}}}{\sqrt {(2j_{3}+1)(2j_{7}+1)}}}(-1)^{j_{2}+j_{3}+j_{4}+j_{7}}{\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}\\j_{5}&j_{4}&j_{7}\end{Bmatrix}}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/99d68a3953abbeb87373ecf7f7a1bc69103cc7a4)
Orthogonalitätsrelation
Die 9j-Symbole erfüllen die Orthogonalitätsrelation:
![{\displaystyle \sum _{j_{7}j_{8}}(2j_{7}+1)(2j_{8}+1){\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}\\j_{4}&j_{5}&j_{6}\\j_{7}&j_{8}&j_{9}\end{Bmatrix}}{\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}'\\j_{4}&j_{5}&j_{6}'\\j_{7}&j_{8}&j_{9}\end{Bmatrix}}={\frac {\delta _{j_{3}j_{3}'}\delta _{j_{6}j_{6}'}{\begin{Bmatrix}j_{1}&j_{2}&j_{3}\end{Bmatrix}}{\begin{Bmatrix}j_{4}&j_{5}&j_{6}\end{Bmatrix}}{\begin{Bmatrix}j_{3}&j_{6}&j_{9}\end{Bmatrix}}}{(2j_{3}+1)(2j_{6}+1)}}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/79469b9abc2fbe1c0972dd1f65684ccb801a59d8)
Das trianguläre Delta
ist wie bei 3j-Symbol definiert und drückt die Einhaltung der Dreiecksbedingung aus.
Literatur
- Alan Robert Edmonds: Drehimpulse in der Quantenmechanik, BI Hochschultaschenbücher 1964 (englisches Original Princeton UP 1957)
- A. Messiah: Quantenmechanik, Band 2, De Gruyter 1985, Anhang C
Weblinks
- Wigner 9j-Symbol, Mathworld