Elicitate

Helicitatea clasică a unei particule este definită ca ecranarea vectorului său de spin ${\vec {s}}$ ${\ displaystyle {\ vec {s}}}$ ${\ vec s}$ în direcția impulsului său ( impuls ) ${\vec {p}}$ ${\ displaystyle {\ vec {p}}}$ $\ vec p$ ^[1] :

H={\frac {{\vec {s}}\cdot {\vec {p}}}{\left\|{\vec {p}}\right\|}}

{\ displaystyle H = {\ frac {{\ vec {s}} \ cdot {\ vec {p}}} {\ left \ | {\ vec {p}} \ right \ |}}}

{\ displaystyle H = {\ frac {{\ vec {s}} \ cdot {\ vec {p}}} {\ left \ | {\ vec {p}} \ right \ |}}}

Din definiție rezultă că dacă vectorul de rotire indică în aceeași direcție ca momentul, atunci helicitatea va fi pozitivă, altfel negativă.

În mecanica cuantică, o măsură de rotire într-o anumită direcție (în acest caz direcția mișcării) poate avea doar un număr finit de rezultate. O particulă de rotire S care se deplasează de-a lungul direcției z, va avea deci S z = S, S-1, S-2, ..., -S. În special, o particulă de rotire 1/2 poate avea doar elasticitate ± 1/2. Pentru o particulă de spin 1, sunt posibile trei orientări: -1,0,1.

În relativitatea specială există posibilitatea ca o particulă să nu aibă masă . Cu toate acestea, pentru particule fără masă, unele orientări nu sunt disponibile. De exemplu, folosind teoria reprezentării grupului Lorentz , este posibil să se arate că orientarea S z = 0 nu este disponibilă pentru o particulă fără masă cu spin 1. Prin urmare, helicitatea unui foton poate fi doar ± 1. În general, pentru particulele fără masă, helicitatea coincide cu chiralitatea înmulțită cu rotirea modulului. În cazul unei particule fără masă la rotirea 1/2, dacă helicitatea este -1/2, chiralitatea este -1 (chiralitatea stângaci) în timp ce dacă helicitatea este +1/2, chiralitatea este +1 (dreapta -chiralitate de mână). Aceste relații se aplică presupunând că Planck ħ constantă redusă este egală cu 1 ( sistem natural ). În sistemul internațional de unități , helicitatea unei particule de spin 1/2 este ± ħ / 2.

În mod similar, helicitatea unui foton este de ± 1, în timp ce helicitatea unei particule cu masa de spin 1 poate fi -1,0, + 1.

Helicitatea unei particule nu este în general un Lorentz invariant . De fapt, printr-o transformare Lorentz trimite ${\vec {p}}$ ${\ displaystyle {\ vec {p}}}$ ${\ displaystyle {\ vec {p}}}$ în $-{\vec {p}}$ ${\ displaystyle - {\ vec {p}}}$ ${\ displaystyle - {\ vec {p}}}$ , puteți schimba semnul helicității particulei. Această operație nu este posibilă pentru particulele cu masă zero, deoarece acestea se propagă cu viteza luminii și, prin urmare, nu este posibil să se efectueze o transformare Lorentz ${\vec {p}}$ ${\ displaystyle {\ vec {p}}}$ ${\ displaystyle {\ vec {p}}}$ în $-{\vec {p}}$ ${\ displaystyle - {\ vec {p}}}$ ${\ displaystyle - {\ vec {p}}}$ . În consecință, rezultă că pentru aceste particule helicitatea este o magnitudine invariantă a lui Lorentz. În concluzie, dacă masa este diferită de zero, atunci helicitatea nu este o mărime invariantă a lui Lorentz, în timp ce dacă masa este egală cu zero, helicitatea este o cantitate invariantă a Lorentzului.

Cazul neutrinilor este deosebit de interesant. Dacă neglijăm masa neutrinilor, helicitatea neutrinilor produși de interacțiunile slabe este -1/2 (helicitatea stângaci). Acest lucru a fost dovedit de experimentul Goldhaber din 1957. Cu toate acestea, datorită oscilațiilor neutrino , știm acum că neutrinii sunt particule masive. Prin urmare, este greșit să identificăm helicitatea și chiralitatea pentru acest tip de particule. Neutrinii care participă la interacțiunile slabe au chiralitate egală cu -1 (chiralitate stânga) și probabilitatea ca aceștia să fie observați într-un sistem de referință cu o helicitate de semn opus comparativ cu chiralitatea (adică cu o helicitate dreaptă) este diferit de zero. Acest fenomen este foarte rar la neutrini, unde masa este practic neglijabilă, dar este frecventă în particule mai grele, cum ar fi electroni sau muoni .

Notă

^ Mark Thomson, fizica modernă a particulelor , 2013, ISBN 978-1-107-03426-6 ,OCLC 840 462 909 . Adus la 15 iunie 2021 .

Bibliografie

Marie Curie (1955): Pierre Curie, Paris , Éditions Denoël; Traducere italiană CUEN , Napoli , 1998. Ediția originală din 1925.
Pierre Curie (1894): Sur la symétrie dans les PHENOMENES physiques, symétrie d'un champ électrique și d'un champ magnétique, Journal de Physique 3me series 3, 393-415.
István Hargittai și Magdolna Hargittai (1995): Simetria prin ochii unui chimist, ediția a II-a, New York , Kluwer.
István Hargittai și Magdolna Hargittai (2000): În propria noastră imagine, New York, Kluwer. Jenann, Ismael (2001): Eseuri despre simetrie, New York, Garland.
Alan Holden (1971): Forme, spațiu și simetrie, New York, Columbia University Press; reedită New York, Dover, 1991.
Joe Rosen (1975): Discovered Symmetry, Londra, Cambridge University Press; reedită New York, Dover, 2000.
Joe Rosen (1983): A Symmetry Primer for Scientists, New York, John Wiley & Sons .
Alexei Vasil'evich Shubnikov și Vladimir Alexandrovich Koptsik (1974): Simetrie în știință și artă, New York, Plenum Press.
Hermann Weyl (1952): Simetrie. Princeton University Press, 1952. ISBN 0-691-02374-3

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține intrarea în dicționar „ helicity ”

Portalul de fizică

Portalul relativității

[1] Mark Thomson, fizica modernă a particulelor , 2013, ISBN 978-1-107-03426-6 ,OCLC 840 462 909 . Adus la 15 iunie 2021 .

[1]