198 obserwujących
947 notek
2001k odsłon
3233 odsłony

Wśród tajemnic światła (5) Helikalność i chiralność fotonów

Wykop Skomentuj70


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.

Wykop Skomentuj70
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie