204 obserwujących
951 notek
2033k odsłony
  3422   0

Wśród tajemnic światła (5) Helikalność i chiralność fotonów


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.

image

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).

image

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 !

image

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].


image
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.

Lubię to! Skomentuj71 Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie