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Dirac–Coulomb operators with general charge distribution II. The lowest eigenvalue
Proceedings of the London Mathematical Society ( IF 1.5 ) Pub Date : 2021-01-06 , DOI: 10.1112/plms.12396 Maria J. Esteban 1 , Mathieu Lewin 1 , Éric Séré 1
Proceedings of the London Mathematical Society ( IF 1.5 ) Pub Date : 2021-01-06 , DOI: 10.1112/plms.12396 Maria J. Esteban 1 , Mathieu Lewin 1 , Éric Séré 1
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Consider the Coulomb potential generated by a non-negative finite measure . It is well known that the lowest eigenvalue of the corresponding Schrödinger operator is minimized, at fixed mass , when is proportional to a delta. In this paper, we investigate the conjecture that the same holds for the Dirac operator . In a previous work on the subject, we proved that this operator is self-adjoint when has no atom of mass larger than or equal to 1, and that its eigenvalues are given by min–max formulas. Here we consider the critical mass , below which the lowest eigenvalue does not dive into the lower continuous spectrum for any with . We first show that is related to the best constant in a new scale-invariant Hardy-type inequality. Our main result is that for all , there exists an optimal measure giving the lowest possible eigenvalue at fixed mass , which concentrates on a compact set of Lebesgue measure zero. The last property is shown using a new unique continuation principle for Dirac operators. The existence proof is based on the concentration-compactness principle.
中文翻译:
具有一般电荷分布的 Dirac-Coulomb 算子 II。最低特征值
考虑库仑势 由非负有限测度生成 . 众所周知,对应的薛定谔算子的最低特征值 在固定质量下最小化 , 什么时候 与 delta 成正比。在本文中,我们研究了同样适用于狄拉克算子的猜想. 在之前关于这个主题的工作中,我们证明了这个算子是自伴随的,当没有质量大于或等于 1 的原子,并且其特征值由 min-max 公式给出。这里我们考虑临界质量,低于该值的最低特征值不会深入到任何较低的连续谱中 和 . 我们首先证明与新的尺度不变的 Hardy 型不等式中的最佳常数有关。我们的主要结果是,对于所有人,存在最优测度 在固定质量下给出尽可能低的特征值 ,它集中在一个紧凑的 Lebesgue 测度零集上。最后一个属性是使用狄拉克算子的新的独特延续原则显示的。存在性证明是基于集中紧性原理。
更新日期:2021-01-06
中文翻译:
具有一般电荷分布的 Dirac-Coulomb 算子 II。最低特征值
考虑库仑势 由非负有限测度生成 . 众所周知,对应的薛定谔算子的最低特征值 在固定质量下最小化 , 什么时候 与 delta 成正比。在本文中,我们研究了同样适用于狄拉克算子的猜想. 在之前关于这个主题的工作中,我们证明了这个算子是自伴随的,当没有质量大于或等于 1 的原子,并且其特征值由 min-max 公式给出。这里我们考虑临界质量,低于该值的最低特征值不会深入到任何较低的连续谱中 和 . 我们首先证明与新的尺度不变的 Hardy 型不等式中的最佳常数有关。我们的主要结果是,对于所有人,存在最优测度 在固定质量下给出尽可能低的特征值 ,它集中在一个紧凑的 Lebesgue 测度零集上。最后一个属性是使用狄拉克算子的新的独特延续原则显示的。存在性证明是基于集中紧性原理。