电磁波与狄拉克场相互作用的新角动量守恒定律

摘要 角动量的全球守恒定律在光与物质相互作用的理论中是众所周知的。然而，局部守恒定律，即空间中每一点的角动量守恒定律，特别是在相对论性的狄拉克-麦克斯韦场的背景下尚未被探索。在这里，我们使用量子电动力学拉格朗日量和诺特定理推导出一种新的狄拉克-麦克斯韦场的局部角动量守恒定律，其形式为线性动量的连续性关系。我们将这个局部守恒定律分解为四个耦合的运动方程，描述自旋和轨道角动量（OAM）密度。我们在运动方程中引入螺旋流电流张量、OAM电流张量以及自旋-轨道转矩，以阐明自旋和OAM相互作用及麦克斯韦场与狄拉克场之间角动量交换的局部动力学。我们阐明了我们的结果如何通过平面波干涉以及双模光纤的例子转化为经典电动力学。我们的结果揭示了与电磁波和狄拉克场之间相对论性相互作用相关的角动量现象。