If S๐ and S๐ are spin-1 operators in the z basis, what are the results if S๐ (S๐ + ฤง)(S๐ - ฤง) and S๐ (S๐ + ฤง)(S๐ - ฤง) are evaluated? The spin eigenstates and eigenvalues are known from experiment for a spin-1 system, and the spin-z and spin-x operators in the z basis, S๐ and S๐, have the following matrix representations: S๐ โ ฤง โ 1 0 0 โ โ 0 0 0 โ and โ 0 0 -1 โ S๐ โ อฤงอ โ 0 1 0 โ โ2 โ 1 0 1 โ. โ 0 1 0 โ Using the matrix representations, the expressions can be evaluated. For the spin-z operator, the expression S๐ (S๐ + ฤง)(S๐ - ฤง) โ ฤง โ 1 0 0 โ โง ฤง โ 1 0 0 โ ฤง โ 1 0 0 โ โซ โง ฤง โ 1 0 0 โ ฤง โ 1 0 0 โ โซ โ 0 0 0 โ โช โ 0 0 0 โ + โ 0 1 0 โ โช โช โ 0 0 0 โ - โ 0 1 0 โ โช, โ 0 0 -1 โ โฉ โ 0 0 -1 โ โ 0 0 1 โ โญ โฉ โ 0 0 -1 โ โ 0 0 1 โ โญ which simplifies to the matrix multiplication operation, where ๐ represents the 0 matrix, ฤง โ 1 0 0 โ ฤง โ 2 0 0 โ ฤง โ 0 0 0 โ โ 0 0 0 โ โ 0 1 0 โ โ 0 -1 0 โ = ๐. โ 0 0 -1 โ โ 0 0 0 โ โ 0 0 0 โ The multiplication operation apparently returns ๐ because the third factor will nullify any terms besides center terms, and the first factor will nullify any center terms. Similarly, S๐ (S๐ + ฤง)(S๐ - ฤง) โ อฤงอ โ 0 1 0 โ อฤงอ โ โ2 1 0 โ อฤงอ โ -โ2 1 0 โ โ2 โ 1 0 1 โ โ2 โ 1 โ2 1 โ โ2 โ 1 -โ2 1 โ. โ 0 1 0 โ โ 0 1 โ2 โ โ 0 1 -โ2 โ Performing the multiplication operation on the last two matrices returns the expression อฤงอยณอ โ 0 1 0 โ โ -1 0 1 โ 2โ2 โ 1 0 1 โ โ 0 0 0 โ = ๐. โ 0 1 0 โ โ 1 0 -1 โ It is quite obvious that this operation returns ๐ since there are no components that will not match with a 0 throughout the multiplication of these matrices. Therefore, the second expression is also equivalent to the zero matrix ๐.