Heliczność (fizyka cząstek elementarnych) - Helicity (particle physics)
W fizyki , helikalności jest rzutem z wirowania na kierunku pędu.
Przegląd
Moment pędu J jest sumą na orbitalnej pędu L i wirowania S . Zależność między orbitalnym momentem pędu L , operatorem położenia r i momentem liniowym (częścią orbity) p wynosi
więc składowa L w kierunku p wynosi zero. Zatem helikalność jest po prostu rzutem spinu na kierunek pędu liniowego. Heliczność cząstki jest prawoskrętna, jeśli kierunek jej spinu jest taki sam jak kierunek jej ruchu, a lewoskrętna, jeśli kierunek jej ruchu jest przeciwny.
Helicity jest zachowana . Oznacza to, że helikopter dojeżdża z hamiltonianem , a zatem przy braku sił zewnętrznych jest niezmienny w czasie. Jest również niezmienna rotacyjnie, ponieważ obrót zastosowany do układu pozostawia helikalność niezmienioną. Heliczność nie jest jednak niezmiennikiem Lorentza ; pod wpływem wzmocnienia Lorentza helikopter może zmienić znak. Weźmy na przykład piłkę do baseballu rozbitą jako żyrandol , tak aby jej oś obrotu była wyrównana z kierunkiem boiska. Będzie ona miała jeden helicity względem punktu widzenia zawodników na boisku, ale wydaje się mieć przerzucony helicity w każdej ramie porusza się szybciej niż w spotkaniu ( np Bullet Train , ponieważ obie torpedy i gyroballs są popularne w Japonii, podczas gdy pociągi są popularne w szczególnej teorii względności ).
Porównanie z chiralnością
W tym sensie helikalność można skontrastować z chiralnością , która jest niezmiennikiem Lorentza, ale nie jest stałą ruchem masywnych cząstek. W przypadku cząstek bezmasowych te dwa elementy pokrywają się: helikalność jest równa chiralności i obie są niezmiennicze Lorentza i są stałymi ruchu.
W mechanice kwantowej kwantyzuje się moment pędu, a zatem kwantyzuje się również helikopter. Ponieważ wartości własne spinu w odniesieniu do osi mają wartości dyskretne, wartości własne helikalności są również dyskretne. Do masywnego cząstki wirowania S , wartości własne helikalności jest S , S - 1 , S - 2 , ..., - S . W cząstkach bezmasowych nie wszystkie z nich odpowiadają fizycznym stopniom swobody: na przykład foton jest bezmasową cząstką o spinie 1 o wartościach własnych helikalności −1 i +1, a wartość własna 0 nie jest fizycznie obecna.
Wszystkie znane wirowania 1 / 2 cząstki mieć niezerową masę; Jednakże, w przypadku hipotetycznego bez masy korkociągu 1 / 2 cząstki (na spinors Weyl ), helikalności jest równoważna operatora chiralności pomnożonej przez 1 / 2 godz . Z drugiej strony, w przypadku masywnych cząstek, różne stany chiralności (np. Takie, jakie występują w słabych ładunkach oddziaływań ) mają zarówno dodatnie, jak i ujemne składowe helikoptera, w proporcjach proporcjonalnych do masy cząstki.
Omówienie helikalności fal grawitacyjnych można znaleźć w Weinberg. Krótko mówiąc, występują tylko w dwóch postaciach: +2 i -2, podczas gdy helikalności +1, 0 i -1 są niedynamiczne (można je zmierzyć).
Mała grupa
W 3 + 1 wymiarom mała grupa o cząstki bez masy jest podwójna osłona z SE (2) . Ma to jednostkowe reprezentacje, które są niezmienne pod „translacjami” SE (2) i przekształcane jako e i hθ pod rotacją SE (2) o θ . To helikalności H reprezentacji. Istnieje również inna jednolita reprezentacja, która przekształca się nietrywialnie w ramach translacji SE (2). To jest ciągła reprezentacja spinu .
W wymiarach d + 1 mała grupa jest podwójną pokrywą SE ( d - 1 ) (przypadek, w którym d ≤ 2 jest bardziej skomplikowany z powodu anyonów itp.). Tak jak poprzednio, istnieją jednolite reprezentacje, które nie zmieniają się pod wpływem reprezentacji „translacji” (reprezentacji „standardowej”) i reprezentacji „ciągłego spinu” SE ( d - 1 ) .
Zobacz też
- Podstawa helikoptera
- Gyroball , makroskopijny obiekt (konkretnie piłka baseballowa) wykazujący analogiczne zjawisko
- Klasyfikacja Wignera
- Pseudowektor Pauli – Lubański
Bibliografia
- Povh, Bogdan; Lavelle, Martin; Rith, Klaus; Scholz, Christoph; Zetsche, Frank (2008). Cząstki i jądra wprowadzenie do pojęć fizycznych (wyd. 6). Berlin: Springer. ISBN 9783540793687 .
- Schwartz, Matthew D. (2014). „Chiralność, helikalność i spin”. Kwantowa teoria pola i model standardowy . Cambridge: Cambridge University Press. s. 185–187. ISBN 9781107034730 .
- Taylor, John (1992). „Teorie cechowania w fizyce cząstek elementarnych”. W Davies, Paul (red.). Nowa fizyka (1st pbk. Ed.). Cambridge, [Anglia]: Cambridge University Press. pp. 458–480. ISBN 9780521438315 .
 |
Ten artykuł dotyczący fizyki cząstek elementarnych jest niedopowiedzeniem . Możesz pomóc Wikipedii, rozbudowując ją . |