Foton , w Modelu Standardowym ( MS ),należy do pięcio-elementowej grupy cząstek elementarnych(rys.1) zwanych bozonami cechowania ,które pełnią funkcję przenoszenia oddziaływań fundamentalnych.Nie wynika jednak z tego , że foton ( oznaczenie:gamma)ma wiele podobnych własności, jakie posiadają pozostałe bozony.
Rys.1. Źródło tabeli: wikipedia.pl
Znika i pojawia się kiedy chce i jego czas życia jest nieokreślony.Nie ma masy,nie ma ładunku elektrycznego i momentu magnetycznego.Nie ma energii kinetycznej , chociaż się porusza i to najczęściej z największą w przyrodzie szybkością.Ma pęd,spin i spinowy moment pędu(SAM), a także orbitalny moment pędu(OAM),zwane często pędami kątowymi.
Helicity/skrętność fotonów i cząstek elementarnych
Helicity fotonu( i każdej cząstki elementarnej)-w polskiej terminologii fizycznej "helikalność",lub"skrętność" ,jest to wielkość chwilowego rzutu spinowego momentu pędu(albo poprostu:pędu kątowego) na kierunek liniowego pędu fotonu( cząstki elementarnej).Przedstawia tę wielkość rys.2 w mojej notce nr.(4) ,poprzedzającej tekst obecny.
Matematyczną reprezentacją helikalności/skrętności fotonu(cząstki elemen.) jest krzywa ,rozwijana z upływem czasu t w przestrzeni 3D, zwana helisą ,a przez techników -linią śrubową ( rys.2).
rys2.Źródo:wikipedia.pl
Czy helicity/skrętność jest własnością niezmienniczą fotonu?To znaczy:czy nie zależy od układu odniesienia? W każdym inercjalnym układzie odniesienia jest taka sama?
W próżni ,pęd fotonu jest maksymalny,to znaczy nie ma takiego układu odniesienia ,który by się poruszał z prędkością większą od "c",a gdyby był, to pęd fotonu zmieniłby zwrot i równocześnie rzut spinowego momentu pędu zmieniłby znak (na przeciwny):z prawoskrętnego (R), stałby się lewoskrętny (L),lub odwrotnie..
Tak więc helicity/skrętność fotonu w próżni, jest własnością nierelatywną,relatywistycznie niezmienniczą.
A foton jest cząstką bezmasową. Warto zapamiętać : skrętność i bezmasowość fotonu są skorelowane !
rys.3 Źródło: wikipedia.pl
Zupełnie inaczej (i to radykalnie), jest ze skrętnością (helicity) cząstek elementarnych obdarzonych masami różnymi od zera, poruszających się przecież z prędkościami mniejszymi od "c".Helicity tych cząstek nie jest ich własnością niezmienniczą.
Dla układu odniesienia o prędkości większej od prędkości cząstki (kierunki tych wektorów równoległe) , cząstka oddala się od obserwatora, zmienił się więc zwrot wektora pędu i skrętność zmienia znak .
Helicity, czyli skrętność układów kwantowych z masą, nie jest ich absolutną, wewnętrzną własnością.
Chiralność fotonu i cząstek elementarnych
Istnieje jeszcze w przyrodzie własność ( nie tylko obiektów kwantowych) zwana chiralnością(eng.chirality).Pojęcie to wprowadził do fizyki w roku 1893 lord Kelvin..
Obiekt jest chiralny , jeśli nie jest identyczny ze swoim zwierciadlanym obrazem.Chiralność, to asymetria między obiektem, a jego zwierciadlanym obrazem[2].
rys.3 Źródło : wikipedia.pl
To znaczy: nie można ich pokryć za pomocą przesunięć i obrotów w przestrzeni o tej samej liczbie wymiarów,tylko trzeba dokonać tych przekształceń w przestrzeni o większej liczbie wymiarów.Kula nie jest obiektem chiralnym (a-chiralność),lecz dłoń człowieka ma własność chiralności,śruba jest chiralnym obiektem.
Helicity/helikalność fotonu jest tym samym, co jego chiralność.
Natomiast helicity cząstek masowych (obdarzonych masą),nie jest identyczna z chilarnością , gdyż chiralność cząstki masowej nie zależy od układu odniesienia.Chiralność w świecie fizycznym obdarzonym masą zapewnia różnorodność cząstek i labirynt ich wzajemnych oddziaływań. Teoria o akronimie MS jest teorią z chiralnością.
Jeżeli w świecie fizycznym bezmasowych obiektów (czyli np. fotonów -bozonów cechowania) chiralność jest tym samym co helikalność ,to
wszystkie fotony są nie odróżnialne i nie ma żadnych oddziaływań między nimi.
Okresowo,podejmowane są próby ukazania oddziaływań między fotonami doświadczalnie, ale wszystkie zostały zweryfikowane negatywnie.
To bardzo dziwne: helicity i chiralność fotonów są inne od helicity i chiralności masywnych cząstek tworzących substancje masywne,cięzkie. Z jakiej epoki dziejów wszechświata pochodzi światło? W świetle nie ma czasu,więc fotony przybywają z wszechświata, w którym nie ma czasu , substancje nie mają masy i nie ma tam różnorodności bytów.Jak wykorzystać fotony do zajrzenia w tamten świat?
Teorie chiralne[3]
Teoria, która jest asymetryczna w odniesieniu do chiralności, nazywa się teorią chiralną , podczas gdy teoria nie-chiralna (tj. symetryczna) jest czasami nazywana teorią wektorową . Wiele elementów Modelu Standardowego w fizyce, nie jest chiralnych, co można prześledzić poprzez anulowanie anomalii w teoriach chiralnych. Chromodynamika kwantowa jest przykładem teorii wektorowej , ponieważ obie chiralności wszystkich kwarków pojawiają się w teorii i łączą się z gluonami w ten sam sposób.
Teoria oddziaływań elektrosłabych , opracowana w połowie 20 wieku, jest przykładem chiralnej teorii . Początkowo zakładano, że neutrina są bezmasowe , oraz zakładano jedynie istnienie neutrin leworęcznych (wraz z ich uzupełniającymi prawoskrętnymi antyneutrinami).
Po zaobserwowaniu oscylacji neutrin , które sugerują, że neutrina są masywne (jak wszystkie inne fermiony ), zmienione teorie oddziaływania elektro-słabego obejmują teraz zarówno neutrina prawo- jak i leworęczne . Jest to jednak nadal chiralna teoria, ponieważ nie respektuje symetrii parzystości.Dokładna natura neutrino jest wciąż nierozstrzygnięta.
Komentarze