कोणीय संवेग संचालक

क्वांटम यांत्रिकी में, कोणीय संवेग संचालक शास्त्रीय कोणीय संवेग के अनुरूप विभिन्न संबंधित संचालकों (भौतिकी) में है। कोणीय गति संचालक परमाणु और आणविक भौतिकी के सिद्धांत और घूर्णी समरूपता से जुड़ी अन्य क्वांटम समस्याओं में केंद्रीय भूमिका निभाता है। इस प्रकार के संचालक को प्रणाली की भौतिक स्थिति के गणितीय प्रतिनिधित्व के लिए प्रस्तावित किया जाता है और यदि स्तिथि के लिए निश्चित मूल्य है तो कोणीय गति मान उत्पन्न करता है। शास्त्रीय और क्वांटम यांत्रिक दोनों प्रणालियों में, कोणीय गति (रैखिक गति और ऊर्जा के साथ) गति के तीन मूलभूत गुणों में से एक है।

विभिन्न कोणीय संवेग संचालक हैं, कुल कोणीय संवेग (सामान्यतः J से चिह्नित किया जाता है), कक्षीय कोणीय संवेग (सामान्यतः L से चिह्नित किया जाता है), और स्पिन कोणीय गति (लघु के लिए स्पिन, सामान्यतः S से दर्शाया जाता है)। 'कोणीय संवेग संचालक' शब्द (भ्रामक रूप से) कुल या कक्षीय कोणीय संवेग को संदर्भित कर सकता है। कुल कोणीय संवेग सदैव संरक्षित रहता है, नोएदर की प्रमेय देखें।

सिंहावलोकन
क्वांटम यांत्रिकी में, कोणीय गति तीन भिन्न-भिन्न, किन्तु संबंधित चीजों में संदर्भित कर सकती है।

कक्षीय कोणीय संवेग
$$\mathbf{L} = \mathbf{r} \times \mathbf{p}$$ कोणीय संवेग है| इन वस्तुओं के क्वांटम-यांत्रिक समकक्ष समान संबंध साझा करते हैं- $$\mathbf{L} = \mathbf{r} \times \mathbf{p}$$ जहां r क्वांटम स्थिति संचालक है, p क्वांटम संवेग संचालक है, × पार उत्पाद  है, और L कक्षीय कोणीय संवेग संचालक है। L (p और r की भाँति) 'सदिश संचालक' है (सदिश जिसके घटक संचालक हैं), जैसे  $$\mathbf{L} = \left(L_x, L_y, L_z\right)$$ जहां Lx, Ly, Lz तीन भिन्न-भिन्न क्वांटम-यांत्रिक संचालक हैं।

बिना विद्युत आवेश और स्पिन (भौतिकी) के एकल कण की विशेष स्तिथि में, कक्षीय कोणीय संवेग संचालक को स्थिति के आधार पर लिखा जा सकता है:$$\mathbf{L} = -i\hbar(\mathbf{r} \times \nabla)$$ जहाँ, $∇$ सदिश डिफरेंशियल संचालक है।

स्पिन कोणीय गति
अन्य प्रकार की कोणीय गति है, जिसे स्पिन (भौतिकी) कहा जाता है (अधिक स्पिन के लिए छोटा), स्पिन संचालक द्वारा दर्शाया गया $$\mathbf{S} = \left(S_x, S_y, S_z\right)$$. स्पिन को अधिकांशतः कण के रूप में चित्रित किया जाता है जो अक्ष के चारों ओर घूमता है, किन्तु यह रूपक है| स्पिन कण की आंतरिक संपत्ति है, जो अंतरिक्ष में किसी भी प्रकार (अभी तक प्रयोगात्मक रूप से देखने योग्य) गति से संबंधित नहीं है। सभी प्राथमिक कणों में विशिष्ट चक्रण होता है, जो सामान्यतः शून्य नहीं होता है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोनो में सदैव स्पिन 1/2 होता है जबकि फोटॉन में सदैव स्पिन 1 होता है।

कुल कोणीय संवेग
अंत में, कुल कोणीय गति होती है $$\mathbf{J} = \left(J_x, J_y, J_z\right)$$, जो कण या प्रणाली के स्पिन और कक्षीय कोणीय गति दोनों को जोड़ती है: $$\mathbf{J} = \mathbf{L} + \mathbf{S}.$$ कोणीय गति के संरक्षण में कहा गया है कि J बंद प्रणाली के लिए, या J पूरे ब्रह्मांड के लिए संरक्षित है। चूँकि, L और S सामान्यतः संरक्षित नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, स्पिन-ऑर्बिट इंटरैक्शन कोणीय गति को L और S के मध्य आगे और पीछे स्थानांतरित करने की अनुमति देता है, कुल J शेष स्थिर रहता है।

घटकों के मध्य रूपांतरण संबंध
कक्षीय कोणीय गति संचालक, सदिश है, जिसका अर्थ है कि इसे इसके सदिश घटकों $$\mathbf{L} = \left(L_x, L_y, L_z\right)$$ के संदर्भ में लिखा जा सकता है| घटकों के आपस में निम्नलिखित रूपान्तरण संबंध हैं- $$\left[L_x, L_y\right] = i\hbar L_z, \;\; \left[L_y, L_z\right] = i\hbar L_x, \;\; \left[L_z, L_x\right] = i\hbar L_y,$$ जहाँ $[, ]$ कम्यूटेटर (रिंग थ्योरी) को दर्शाता है $$[X, Y] \equiv XY - YX.$$ इसे सामान्यत: इस प्रकार लिखा जा सकता है $$\left[L_l, L_m\right] = i \hbar \sum_{n=1}^{3} \varepsilon_{lmn} L_n,$$ जहाँ l, m, n घटक सूचकांक हैं (x के लिए 1, y के लिए 2, z के लिए 3), और $ε_{lmn}$ लेवी-सिविता प्रतीक को दर्शाता है।

सदिश समीकरण के रूप में सघन व्यंजक भी संभव है: $$\mathbf{L} \times \mathbf{L} = i\hbar \mathbf{L}$$ रूपान्तरण संबंधों को विहित रूपान्तरण संबंधों के प्रत्यक्ष परिणाम के रूप में सिद्ध किया जा सकता है $$[x_l,p_m] = i \hbar \delta_{lm}$$ जहाँ $δ_{lm}$ क्रोनकर डेल्टा है।

शास्त्रीय भौतिकी में समान संबंध है: $$\left\{L_i, L_j\right\} = \varepsilon_{ijk} L_k$$ जहां Ln क्लासिकल कोणीय गति संचालक का घटक है, और $$\{ ,\}$$ पॉइसन ब्रैकेट है।

अन्य कोणीय गति संचालकों (स्पिन और कुल कोणीय गति) के लिए समान परिवर्तन संबंध प्रस्तावित होते हैं: $$\left[S_l, S_m\right] = i \hbar \sum_{n=1}^{3} \varepsilon_{lmn} S_n, \quad \left[J_l, J_m\right] = i \hbar \sum_{n=1}^{3} \varepsilon_{lmn} J_n.$$ इन्हें 'L' के अनुरूप माना जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, उन्हें चर्चा के रूप में प्राप्त किया जा सकता है।

इन रूपान्तरण संबंधों का अर्थ है कि 'L' में लाइ बीजगणित की गणितीय संरचना है, और $ε_{lmn}$ इसकी संरचना स्थिरांक हैं। इस स्तिथि में, भौतकीय संकेतन में SU(2) या SO(3) लाई बीजगणित है, जैसे बीजगणित तीन आयामों में घूर्णन से जुड़ा हुआ है| J और S के संभंध में भी यही सत्य है। कोणीय गति की घूर्णन के जनरेटर के रूप में चर्चा की जाती है। ये रूपांतरण संबंध माप और अनिश्चितता के लिए प्रासंगिक हैं, जैसा कि नीचे चर्चा की गई है।

अणुओं में, रोविब्रॉनिक (कक्षीय) कोणीय संवेग N, इलेक्ट्रॉन प्रचक्रण कोणीय संवेग S, और नाभिकीय प्रचक्रण कोणीय संवेग I का योग कुल कोणीय संवेग F होता है। इलेक्ट्रॉनिक एकल अवस्थाओं के लिए रोविब्रॉनिक कोणीय संवेग को N के स्थान पर J से दर्शाया जाता है। जैसा कि वैन व्लेक द्वारा समझाया गया है, आणविक रोविब्रॉनिक कोणीय संवेग के घटकों को अणु-स्थिर कुल्हाड़ियों के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो ऊपर दिए गए उन लोगों से भिन्न-भिन्न रूपांतरण संबंध हैं जो अंतरिक्ष-स्थिर कुल्हाड़ियों के घटकों के लिए हैं।

रूपान्तरण संबंध जिसमें सदिश परिमाण सम्मिलित है
किसी भी सदिश के भाँति, परिमाण के वर्ग को कक्षीय कोणीय गति संचालक के लिए परिभाषित किया जा सकता है, $$L^2 \equiv L_x^2 + L_y^2 + L_z^2.$$

$$L^2$$ अन्य क्वांटम संचालक (गणित) है। यह L के घटकों के साथ संचार करता है $$\left[L^2, L_x\right] = \left[L^2, L_y\right] = \left[L^2, L_z\right] = 0 .$$ ये संचालक कम्यूट करते हैं यह सिद्ध करने की विधि है कि पूर्व अनुभाग में [Lℓ, Lm] रूपान्तरण संबंध से प्रारंभ करें|

$$

गणितीय रूप से, SO(3) लाई बीजगणित, L द्वारा विस्तृत किये गए कासिमिर अपरिवर्तनीय $$L^2$$ है

ऊपर, भौतिक में अनुरूप संबंध है: $$\left\{L^2, L_x\right\} = \left\{L^2, L_y\right\} = \left\{L^2, L_z\right\} = 0$$ जहाँ, $$L_i$$ शास्त्रीय कोणीय गति संचालक का घटक है और $$\{ ,\}$$ पोइसन ब्रैकेट है।

क्वांटम स्तिथि में, समान परिवर्तन संबंध अन्य कोणीय गति संचालकों (स्पिन और कुल कोणीय गति) पर प्रस्तावित होते हैं, $$\begin{align} \left[ S^2, S_i \right] &= 0, \\ \left[ J^2, J_i \right] &= 0. \end{align}$$

अनिश्चितता सिद्धांत
सामान्यतः, क्वांटम यांत्रिकी में, जब दो अवलोकन संचालक कम्यूट नहीं होते हैं, तो उन्हें पूरकता (भौतिकी) कहा जाता है। दो पूरक वेधशालाओं को साथ नहीं मापा जा सकता है, इसके अतिरिक्त वे अनिश्चितता सिद्धांत को पूर्ण करते हैं। अवलोकन योग्य जितना अधिक त्रुटिहीन रूप से जाना जाता है, उतना ही कम त्रुटिहीन रूप से दूसरे को जाना जा सकता है। जिस प्रकार स्थिति और संवेग के संबंध में अनिश्चितता सिद्धांत है, उसी प्रकार कोणीय संवेग के लिए अनिश्चितता सिद्धांत हैं।

रॉबर्टसन-श्रोडिंगर संबंध निम्नलिखित अनिश्चितता सिद्धांत देता है: $$\sigma_{L_x} \sigma_{L_y} \geq \frac{\hbar}{2} \left| \langle L_z \rangle \right|.$$ जहाँ $$\sigma_X$$, X के मापा मूल्यों में मानक विचलन है और X के एक्सपेक्टेशन वैल्यू (क्वांटम मैकेनिक्स) को $$\langle X \rangle$$ दर्शाता है। यह असमानता तब भी उचित होती है जब x, y, z को पुनर्व्यवस्थित किया जाता है, या यदि L को J या S से परिवर्तित कर दिया जाता है।

इसलिए, कोणीय संवेग के दो लंबकोणीय घटक (उदाहरण के लिए Lx और Ly) पूरक हैं और विशेष स्तिथियों को छोड़कर, साथ ज्ञात या मापा नहीं जा सकता है जैसे कि $$L_x = L_y = L_z = 0$$

चूँकि, L2 और L का कोई घटक को साथ मापना या निर्दिष्ट करना संभव है, उदाहरण के लिए, L2 और Lz | यह अधिकांशतः उपयोगी होता है, और मानों को अज़ीमुथल क्वांटम संख्या (एल) और चुंबकीय क्वांटम संख्या (एम) द्वारा चित्रित किया जाता है। इस स्तिथि में प्रणाली की क्वांटम स्थिति संचालकों L2 और Lz की साथ आइगेन स्थिति है, किन्तु Lx या Ly की नहीं है| आइगेन मान, ​​​​l और m से संबंधित हैं, जैसा कि नीचे दी गई तालिका में प्रदर्शित किया गया है।

परिमाणीकरण
क्वांटम यांत्रिकी में, कोणीय गति को परिमाणित किया जाता है - अर्थात, यह लगातार भिन्न नहीं हो सकता है, किन्तु मात्र कुछ अनुमत मानों के मध्य क्वांटम छलांग में होता है। किसी भी प्रणाली के लिए, माप परिणामों पर निम्नलिखित प्रतिबंध प्रस्तावित होते हैं, जहाँ $$\hbar$$ कम प्लैंक स्थिरांक है|

सीढ़ी संचालकों का उपयोग करके व्युत्पत्ति
उपरोक्त परिमाणीकरण नियमों को प्राप्त करने का सामान्य तरीका सीढ़ी संचालकों की विधि है। कुल कोणीय संवेग के लिए लैडर संचालक $$\mathbf{J} = \left(J_x, J_y, J_z\right)$$ के रूप में परिभाषित किया गया है, $$\begin{align} J_+ &\equiv J_x + i J_y, \\ J_- &\equiv J_x - i J_y \end{align}$$ कल्पना कीजिये, $$J^2$$ और $$J_z$$ का युगपत आइगेनस्टेट $$|\psi\rangle$$ (अर्थात, $$J^2$$ के लिए निश्चित मान और $$J_z$$ के लिए निश्चित मूल्य) है| $$\mathbf{J}$$ के घटकों के लिए रूपान्तरण संबंधों का उपयोग करके सिद्ध किया जा सकता है कि प्रत्येक स्तिथि $$J_+ |\psi\rangle$$ और $$J_-|\psi\rangle$$ या तो शून्य है या $$J^2$$ और $$J_z$$ आइगेनस्तिथि है, $$J^2$$ के लिए $$|\psi\rangle$$ के समान मान के साथ किन्तु $$J_z$$ के लिए मूल्यों के साथ $$\hbar$$ द्वारा बढ़ाया या घटाया जाता है। सीढ़ी संचालक का उपयोग करने पर परिणाम शून्य होगा अन्यथा $$J_z$$ के लिए मूल्य के साथ स्तिथि में परिणाम देगा जो स्वीकार्य सीमा के अंतर्गत नहीं है। इस प्रकार सीढ़ी संचालक का उपयोग करके, संभावित मान और क्वांटम संख्याएँ $$J^2$$ और $$J_z$$ प्राप्त की जा सकती है।

$$\mathbf{S}$$ और $$\mathbf{L}$$ में $$\mathbf{J}$$ के समान रूपांतरण संबंध हैं, उनके लिए समान सीढ़ी विश्लेषण प्रस्तावित किया जा सकता है, इसके अतिरिक्त $$\mathbf{L}$$ क्वांटम संख्याओं पर प्रतिबंध है कि वे पूर्णांक होने चाहिए।

दृश्य व्याख्या


चूँकि कोणीय संवेग क्वांटम संचालक होते हैं, उन्हें शास्त्रीय यांत्रिकी की भाँति वैक्टर के रूप में नहीं खींचा जा सकता है। उन्हें इस प्रकार से ह्यूरिस्टिक रूप में चित्रित करना साधारण है। दाईं ओर दर्शाया गया क्वांटम संख्या की स्तिथियों का समूह है $$\ell = 2$$, और $$m_\ell = -2, -1, 0, 1, 2$$ नीचे से ऊपर पाँच शंकुओं के लिए है। $$|L| = \sqrt{L^2} = \hbar \sqrt{6}$$, वैक्टर सभी लंबाई $$\hbar \sqrt{6}$$ से प्रदर्शित किये जाते हैं, अंगूठियां इस तथ्य का प्रतिनिधित्व करती हैं कि $$L_z$$ निश्चित रूप से जाना जाता है, किन्तु  $$L_x$$ और  $$L_y$$ अज्ञात हैं| इसलिए उपयुक्त लंबाई और z-घटक के साथ प्रत्येक क्लासिकल सदिश को शंकु बनाते हुए खींचा जाता है। $$ \ell$$ और $$m_\ell$$ द्वारा विशेषता क्वांटम स्तिथि में प्रणाली के दिए गए पहनावा के लिए कोणीय गति का अपेक्षित मूल्य इस शंकु पर कहीं हो सकता है, जबकि इसे प्रणाली के लिए परिभाषित नहीं किया जा सकता है (के घटकों के पश्यात से $$L$$ आपस में साथ यात्रा न करें)।

मैक्रोस्कोपिक प्रणाली में परिमाणीकरण
मैक्रोस्कोपिक प्रणाली के लिए परिमाणीकरण नियमों को व्यापक रूप से उचित माना जाता है, जैसे कताई टायर की कोणीय गति L है। चूँकि उनका कोई अवलोकनीय प्रभाव नहीं है इसलिए इसका परीक्षण नहीं किया गया है। उदाहरण के लिए, यदि $$L_z/\hbar$$ साधारणतः 100000000 है, इससे कोई प्रभाव नहीं पड़ता है कि क्या त्रुटिहीन मान 100000000 या 100000001 जैसा पूर्णांक है, या 100000000.2 जैसा गैर-पूर्णांक है—असतत चरण वर्तमान में मापने के लिए अधिक छोटे हैं।

घूर्णन के जनरेटर के रूप में कोणीय गति
कोणीय गति की सामान्य और वास्तविक परिभाषा घूर्णन के जनरेटर के रूप में है। विशेष रूप से, माना $$R(\hat{n},\phi)$$ रोटेशन संचालक (क्वांटम यांत्रिकी) है, जो किसी क्वांटम स्तिथि को $$\hat{n}$$ अक्ष पर कोण $$\phi$$ से घुमाता है, जैसा $$\phi\rightarrow 0$$, परिचालक $$R(\hat{n},\phi)$$ पहचान संचालक से संपर्क करता है, क्योंकि 0° का रोटेशन सभी स्तिथियों को अपने आप में मैप करता है। $$\hat{n}$$ अक्ष पर कोणीय गति संचालक $$J_{\hat{n}}$$ को परिभाषित किया जाता है: $$J_\hat{n} \equiv i\hbar \lim_{\phi \rightarrow 0} \frac{R\left(\hat{n}, \phi\right) - 1}{\phi} = \left. i\hbar \frac{\partial R\left(\hat{n}, \phi\right)}{\partial\phi} \right|_{\phi = 0}$$ जहां 1 पहचान संचालक है। यह भी ध्यान दें कि R एक योज्य आकारिकी है: $$R\left(\hat{n}, \phi_1 + \phi_2\right) = R\left(\hat{n}, \phi_1\right)R\left(\hat{n}, \phi_2\right)$$ ; एक परिणाम के रूप में $$R\left(\hat{n}, \phi\right) = \exp\left(-\frac{i \phi J_\hat{n}}{\hbar}\right)$$ जहां ऍक्स्प मैट्रिक्स घातीय  है।

सरल शब्दों में, कुल कोणीय गति संचालक यह दर्शाता है कि जब क्वांटम प्रणाली को घुमाया जाता है तो उसे कैसे परिवर्तित किया जा सकता है। कोणीय गति संचालकों और रोटेशन संचालकों के मध्य संबंध वही है जो गणित में लाई बीजगणित और लाई समूहों के मध्य संबंध है, जैसा कि नीचे चर्चा की गई है।

[[File:RotationOperators.svg|thumb|300px|विभिन्न प्रकार के रोटेशन संचालक (क्वांटम यांत्रिकी)। शीर्ष बॉक्स दो कणों को दिखाता है, जिसमें स्पिन स्तिथियों को तीरों द्वारा योजनाबद्ध रूप से दर्शाया गया है। 1. The operator R, related to J, rotates the entire system.

2. The operator Rspatial, related to L, rotates the particle positions without altering their internal spin states.

3. The operator Rinternal, related to S, rotates the particles' internal spin states without changing their positions.]]जैसे जे रोटेशन संचालक (क्वांटम यांत्रिकी) के लिए जनरेटर है, एल और एस संशोधित आंशिक रोटेशन संचालकों के लिए जनरेटर हैं। परिचालक $$R_\text{spatial}\left(\hat{n}, \phi\right) = \exp\left(-\frac{i \phi L_\hat{n}}{\hbar}\right),$$ किसी भी कण की आंतरिक (स्पिन) स्थिति को घुमाए बिना, सभी कणों और क्षेत्रों की स्थिति (अंतरिक्ष में) को घुमाता है। इसी प्रकार संचालक $$R_\text{internal}\left(\hat{n}, \phi\right) = \exp\left(-\frac{i \phi S_\hat{n}}{\hbar}\right),$$ अंतरिक्ष में किसी भी कण या क्षेत्र को स्थानांतरित किए बिना, सभी कणों की आंतरिक (स्पिन) स्थिति को घुमाता है। J = L + S संबंध, $$R\left(\hat{n}, \phi\right) = R_\text{internal}\left(\hat{n}, \phi\right) R_\text{spatial}\left(\hat{n}, \phi\right)$$से आता है अर्थात, यदि पदों को घुमाया जाता है और तत्पश्च्यात आंतरिक स्तिथियों को घुमाया जाता है, तो कुल मिलाकर पूरी प्रणाली घूम गयी है।

SU(2), SO(3), और 360 डिग्री रोटेशन
चूँकि $$R\left(\hat{n}, 360^\circ\right) = 1$$ (360° का घूर्णन पहचान संचालक है), यह क्वांटम यांत्रिकी में नहीं माना जाता है, और यह अधिकांशतः सत्य नहीं होता है| जब कुल कोणीय गति क्वांटम संख्या, आधा पूर्णांक है- (1/2, 3/2), वगैरह।), $$R\left(\hat{n}, 360^\circ\right) = -1$$, और जब यह पूर्णांक है- $$R\left(\hat{n}, 360^\circ\right) = +1$$ गणितीय रूप से, ब्रह्मांड में घूर्णन की संरचना SO(3) नहीं है, शास्त्रीय यांत्रिकी में त्रि-आयामी घुमावों का लाइ समूह है। इसके अतिरिक्त, यह SU(2) है, जो छोटे घुमावों के लिए SO(3) के समान है, किन्तु जहां 360° घुमाव को गणितीय रूप से 0° के घूर्णन से भिन्न किया जाता है। (चूँकि, 720° का घूर्णन 0° के घूर्णन के समान है।)

वहीं दूसरी ओर, $$R_\text{spatial}\left(\hat{n}, 360^\circ\right) = +1$$ सभी परिस्थितियों में, स्थानिक विन्यास का 360° घूर्णन न करने के समान है। (यह कण की आंतरिक (स्पिन) स्थिति के 360° घूर्णन से भिन्न है, जो घूर्णन न होने के समान हो भी सकता है और नहीं भी।) दूसरे शब्दों में, $$R_\text{spatial}$$ संचालक SO(3) की संरचना हैं, जबकि $$R$$ और $$R_\text{internal}$$ संचालक SU(2) की संरचना हैं।

समीकरण से $$+1 = R_\text{spatial}\left(\hat{z}, 360^\circ\right) = \exp\left(-2\pi i L_z / \hbar\right)$$, आइगेनस्टेट चुनता है $$L_z |\psi\rangle = m\hbar |\psi\rangle$$ और बनाता है $$e^{-2\pi i m} = 1$$ जिसका कथन है कि कक्षीय कोणीय गति क्वांटम संख्या मात्र पूर्णांक हो सकती है, अर्ध-पूर्णांक नहीं हो सकती है।

प्रतिनिधित्व सिद्धांत से संबंध
निश्चित क्वांटम अवस्था $$|\psi_0\rangle$$ से प्रारम्भ, प्रत्येक संभव $$\hat{n}$$ और $$\phi$$ के लिए $$R\left(\hat{n}, \phi\right) \left|\psi_0\right\rangle$$ स्तिथियों के समूह पर विचार करें, अर्थात प्रत्येक संभव प्रकार से प्रारंभिक अवस्था को घुमाने से प्राप्त स्तिथियों का समूह है| समुच्चय की रैखिक अवधि सदिश स्थान है, और इसलिए जिस प्रकार से रोटेशन संचालक स्तिथि को दूसरे पर मैप करते हैं, वह रोटेशन संचालकों के समूह का प्रतिनिधित्व है।
 * जब रोटेशन संचालक क्वांटम स्तिथियों पर कार्य करते हैं, तो यह लाइ समूह SU(2) (R और Rinternal के लिए) अथवा SO(3) (Rspatial के लिए) का प्रतिनिधित्व करता है|

'J' और रोटेशन संचालकों के मध्य संबंध से,
 * जब कोणीय संवेग संचालक क्वांटम अवस्थाओं पर कार्य करते हैं, तो यह लाई बीजगणित का समूह प्रतिनिधित्व बनाता है $$\mathfrak{su}(2)$$ या $$\mathfrak{so}(3)$$

(SU(2) और SO(3) का लाई बीजगणित समान हैं।)

उपरोक्त सीढ़ी संचालक की व्युत्पत्ति लाई बीजगणित SU(2) के अभ्यावेदन को वर्गीकृत करने की विधि है।

रूपान्तरण संबंधों से कनेक्शन
घुमाव साथ नहीं चलते हैं: उदाहरण के लिए, x-अक्ष पर 1° के पश्च्यात y-अक्ष के पर 1° घुमाने से y-अक्ष पर 1° के पश्च्यात x-अक्ष पर 1° घूमने की तुलना में भिन्न समग्र घुमाव मिलता है। इस गैर-अनुक्रमणीयता का ध्यानपूर्वक विश्लेषण करके, कोणीय संवेग संचालकों के रूपान्तरण संबंध प्राप्त किए जा सकते हैं।

(यह वही गणनात्मक प्रक्रिया गणितीय प्रश्न (लाई समूह SO(3) या SU(2)? का लाई बीजगणित क्या है?) का उत्तर देने का प्रकार है|)

कोणीय गति का संरक्षण
हैमिल्टनियन (क्वांटम यांत्रिकी) H प्रणाली की ऊर्जा और गतिशीलता का प्रतिनिधित्व करता है। गोलाकार सममित स्थिति में, हैमिल्टनियन घूर्णन के अंतर्गत अपरिवर्तनीय है: $$RHR^{-1} = H$$ जहाँ R रोटेशन संचालक (क्वांटम यांत्रिकी) है। परिणामस्वरूप, $$[H, R] = 0$$, और $$[H,\mathbf{J}]=\mathbf 0$$, J और R के मध्य संबंध के कारण है। एरेनफेस्ट प्रमेय द्वारा J संरक्षित है।

संक्षेप में, यदि H घूर्णी-अपरिवर्तनीय (गोलाकार सममित) है, तो कुल कोणीय गति J संरक्षित है। यह नोएदर के प्रमेय का उदाहरण है।

यदि H कण के लिए मात्र हैमिल्टनियन है, तो उस कण का कुल कोणीय संवेग तब संरक्षित होता है जब कण केंद्रीय क्षमता में होता है (अर्थात, जब संभावित ऊर्जा कार्य मात्र $$\left|\mathbf{r}\right|$$ पर निर्भर करता है). वैकल्पिक रूप से, H ​​ब्रह्मांड में सभी कणों और क्षेत्रों का हैमिल्टनियन हो सकता है,और तब H सदैव घूर्णनशील-अपरिवर्तनीय होता है, क्योंकि ब्रह्मांड के भौतिकी के वास्तविक नियम अभिविन्यास के अतिरिक्त समान होते हैं। इस कथन का आधार है कि कोणीय संवेग का संरक्षण भौतिकी का सामान्य सिद्धांत है।

स्पिन के बिना कण के लिए, 'J' = 'L', इसलिए समान परिस्थितियों में कक्षीय कोणीय संवेग संरक्षित रहता है। जब स्पिन शून्य नहीं होता है, तो स्पिन-ऑर्बिट इंटरैक्शन कोणीय गति को 'L' से 'S' में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। इसलिए, 'L' अपने आप में संरक्षित नहीं है।

कोणीय गति युग्मन
अधिकांशतः, दो या दो से अधिक प्रकार के कोणीय संवेग साथ में परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे कोणीय संवेग आपस में स्थानांतरित हो सके। उदाहरण के लिए, स्पिन-कक्षा युग्मन में, कोणीय गति L और S के मध्य स्थानांतरित हो सकती है, किन्तु मात्र कुल J = L+S संरक्षित है। दूसरे उदाहरण में, दो इलेक्ट्रॉनों के परमाणु में, प्रत्येक का अपना कोणीय संवेग J1 और J2 होता है, किन्तु मात्र कुल J = J1 + J2 संरक्षित है।

इन स्थितियों में, जहां $$\left(J_1\right)_z, \left(J_1\right)^2, \left(J_2\right)_z, \left(J_2\right)^2$$ सभी के निश्चित मूल्य हैं, और दूसरी ओर, जहाँ है $$\left(J_1\right)^2, \left(J_2\right)^2, J^2, J_z$$ सभी के निश्चित मूल्य हैं, स्तिथियों के मध्य के संबंध को जानना अधिकांशतः उपयोगी होता है, पश्च्यात के चार सामान्यतः संरक्षित (गति के स्थिरांक) हैं। इन आधारों (रैखिक बीजगणित) के मध्य आगे और पीछे जाने की प्रक्रिया क्लेब्स-गॉर्डन गुणांक का उपयोग करना है।

इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण परिणाम यह है कि क्वांटम संख्याओं के मध्य संबंध $$\left(J_1\right)^2, \left(J_2\right)^2, J^2$$: $$j \in \left\{ \left|j_1 - j_2\right|, \left(\left|j_1 - j_2\right| + 1\right), \ldots, \left(j_1 + j_2\right) \right\} .$$ J = L + S के साथ परमाणु या अणु के लिए, शब्द प्रतीक संचालकों से जुड़े क्वांटम नंबर देता है $$L^2, S^2, J^2$$

गोलाकार निर्देशांक में कक्षीय कोणीय गति
निर्देशांक में गोलाकार समरूपता के साथ समस्या को हल करते समय सामान्यतः कोणीय गति संचालक होते हैं। स्थानिक प्रतिनिधित्व में कोणीय गति है $$\begin{align} \mathbf L &= i \hbar \left(\frac{\hat{\boldsymbol{\theta}}}{\sin(\theta)} \frac{\partial}{\partial\phi} - \hat{\boldsymbol{\phi}} \frac{\partial}{\partial\theta}\right) \\ &= i\hbar\left(                \hat{\mathbf{x}} \left(\sin(\phi) \frac{\partial}{\partial\theta} + \cot(\theta)\cos(\phi) \frac{\partial}{\partial\phi} \right)                + \hat{\mathbf{y}} \left(-\cos(\phi)\frac{\partial}{\partial\theta} + \cot(\theta)\sin(\phi) \frac{\partial}{\partial\phi}\right)                 - \hat{\mathbf z} \frac{\partial}{\partial\phi}               \right) \\ L_+ &= \hbar e^{i\phi} \left( \frac{\partial}{\partial\theta} + i\cot(\theta) \frac{\partial}{\partial\phi} \right), \\ L_- &= \hbar e^{-i\phi} \left( -\frac{\partial}{\partial \theta} + i\cot(\theta) \frac{\partial}{\partial\phi} \right), \\ L^2 &= -\hbar^2 \left(\frac{1}{\sin(\theta)} \frac{\partial}{\partial\theta} \left(\sin(\theta) \frac{\partial}{\partial\theta}\right) + \frac{1}{\sin^2(\theta)}\frac{\partial^2}{\partial\phi^2}\right), \\ L_z &= -i \hbar \frac{\partial}{\partial\phi}. \end{align} $$ गोलाकार निर्देशांक में लाप्लास संकारक के कोणीय भाग को कोणीय संवेग द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। यह संबंध की ओर जाता है $$\Delta = \frac{1}{r^2} \frac{\partial}{\partial r} \left(r^2\, \frac{\partial}{\partial r}\right) - \frac{L^2}{\hbar^{2} r^2}.$$ संचालक के आइजनस्टेट्स का शोध करते समय, हम निम्नलिखित प्राप्त करते हैं $$\begin{align} L^2 | l, m \rangle &= \hbar^2 l(l + 1) | l, m \rangle \\ L_z | l, m \rangle &= \hbar m | l, m \rangle \end{align}$$ जहाँ $$\left\langle \theta, \phi | l, m \right\rangle = Y_{l,m}(\theta, \phi)$$ गोलाकार हार्मोनिक हैं।

यह भी देखें

 * रन्ज-लेनज़ वेक्टर (कक्षा में निकायों के आकार और अभिविन्यास का वर्णन करने के लिए प्रयुक्त)
 * होल्स्टीन-प्राइमाकॉफ़ परिवर्तन
 * जॉर्डन मानचित्र (कोणीय संवेग का जूलियन श्विंगर का बोसोनिक मॉडल )
 * परमाणु का वेक्टर मॉडल
 * पाउली-लुबांस्की स्यूडोवेक्टर
 * कोणीय संवेग आरेख (क्वांटम यांत्रिकी)
 * गोलाकार आधार
 * टेंसर ऑपरेटर
 * कक्षीय चुंबकीयकरण
 * मुक्त इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय कोणीय गति
 * प्रकाश की कक्षीय कोणीय गति

अग्रिम पठन

 * Quantum Mechanics Demystified, D. McMahon, Mc Graw Hill (USA), 2006, ISBN 0-07-145546 9
 * Quantum mechanics, E. Zaarur, Y. Peleg, R. Pnini, Schaum's Easy Outlines Crash Course, Mc Graw Hill (USA), 2006, ISBN 007-145533-7 ISBN 978-007-145533-6
 * Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles (2nd Edition), R. Eisberg, R. Resnick, John Wiley & Sons, 1985, ISBN 978-0-471-87373-0
 * Quantum Mechanics, E. Abers, Pearson Ed., Addison Wesley, Prentice Hall Inc, 2004, ISBN 978-0-13-146100-0
 * Physics of Atoms and Molecules, B.H. Bransden, C.J.Joachain, Longman, 1983, ISBN 0-582-44401-2
 * Angular Momentum. Understanding Spatial Aspects in Chemistry and Physics, R. N. Zare, Wiley-Interscience, 1991,ISBN 978-0-47-1858928