Masslösa partiklar

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 19 juli 2019; kontroller kräver 14 redigeringar .

Masslösa partiklar ( luxoner [1] ) är partiklar vars massa är noll. Rör sig alltid med ljusets hastighet. Kan ändra sin rörelseriktning , energi och momentum (till exempel en foton i ett gravitationsfält). De har ingen analog i icke-relativistisk mekanik. [2]

Egenskaper

Alla masslösa partiklar kan bara röra sig med ljusets hastighet . Detta följer av det faktum att, enligt relativitetsteorin, för energi och rörelsemängd bestäms hastigheten för en partikel genom dess rörelsemängd , massa och ljushastighet av förhållandet , där  är partikelns energi. I fallet med en masslös partikel , då och , från ekvationen får vi . [2] En sådan partikel kan inte vara i vila: den kan födas (utstrålas), röra sig med ljusets hastighet och sedan förstöras (absorberas).

Varje partikel som rör sig med ljusets hastighet kan bara vara masslös. Detta följer av formeln . I fallet får vi och från ekvationen får vi . [2]

Masslösa partiklar beskrivs av irreducerbara representationer av Poincare-gruppen . Det följer att de inte kan vara i ett nollenergitillstånd. [3] Det följer också av detta att värdena för spinn av masslösa partiklar endast kan vara heltal eller halvheltal. [fyra]

Termen "masslös" återspeglar inte exakt naturen hos en sådan partikel. Enligt principen om ekvivalens mellan massa och energi överför en masslös partikel med energi sin ekvivalenta massa , vilket inte är relaterat till dess nollvilamassa. Massan av ett fysiskt system som avger en masslös partikel vid emissionsögonblicket minskar med värdet , och massan av det fysiska systemet som har absorberat den masslösa partikeln ökar med värdet vid absorptionsögonblicket . På grund av principen om likvärdighet mellan tröghets- och gravitationsmassa deltar alla masslösa partiklar i gravitationsinteraktionen [5] . Experimentellt observerade manifestationer av gravitationsinteraktion för masslösa partiklar är förändringen i deras energi ( gravitationsrödförskjutning ) och utbredningsriktning ( gravitationsavböjning av ljus ) i ett gravitationsfält.

Masslösa partiklar har en speciell bevarad Lorentz-invariant kvantitet- helicitet . Helicitet är projektionen av en partikels snurr på dess rörelsemängd . [6] [7] Om ett irreducibelt masslöst fält ges av en representation av Lorentz-gruppen , då är dess kvanta masslösa helicitetspartiklar ( Weinbergs helicitetssats ). [åtta]

En av de viktiga skillnaderna mellan massiva och masslösa partiklar med spinn är att massiva partiklar med spinn har polarisationstillstånd , medan för en masslös partikel med spinn endast två polarisationstillstånd är möjliga , vilket är dess helicitet. [7]

För alla masslösa partiklar existerar inte begreppet inre paritet . [9]

För masslösa partiklar med icke-noll spin existerar inte konceptet med orbital rörelsemängd . [tio]

Förklaringen till frånvaron av masslösa partiklar med noll spin i naturen är ett olöst problem inom teoretisk fysik. [7]

Hastigheten hos virtuella partiklar, inklusive masslösa, har ingen fysisk betydelse. Detta följer av det faktum att en partikels hastighet bestäms av dess rörelsemängd , energi och ljusets hastighet av relationen . [2] Till exempel, för virtuella fotoner utbytta mellan en proton och en elektron i en väteatom, momentum , energi . När dessa värden ersätts i formeln för hastighet erhålls ett oändligt stort värde.

Massan av virtuella partiklar, inklusive masslösa, har ingen fysisk betydelse. Detta följer av förhållandet mellan massa , energi , rörelsemängd och ljusets hastighet . [11] Till exempel, för virtuella fotoner utbytta mellan en proton och en elektron i en väteatom, momentum , energi . När dessa värden ersätts i formeln för massan erhålls ett imaginärt värde.

Kända masslösa partiklar

Ansågs tidigare

Anteckningar

  1. Institutionen för rymdfysik (otillgänglig länk) . Hämtad 5 augusti 2014. Arkiverad från originalet 10 augusti 2014. 
  2. 1 2 3 4 Shirokov, 1972 , sid. 16.
  3. Rumer, 2010 , sid. 231.
  4. Rumer, 2010 , sid. 233.
  5. 1 2 Shirkov, 1980 , sid. 451.
  6. Yavorsky, 2007 , sid. 973.
  7. 1 2 3 4 Rumer, 2010 , sid. 234.
  8. Rumer, 2010 , sid. 240.
  9. Shirokov, 1972 , sid. 67.
  10. 1 2 Shirokov, 1972 , sid. 148.
  11. Shirokov, 1972 , sid. femton.
  12. Shirokov, 1972 , sid. 240.
  13. Okun, 2005 , sid. 178.
  14. Rubakov V. A., Tinyakov P. G. "Modifiering av gravitationen vid stora avstånd och en massiv graviton" Arkivkopia daterad 14 april 2015 på Wayback Machine , UFN , 178, sid. 813, (2008)
  15. Astronomer mäter noggrant massan av neutriner för första gången . scitechdaily.com (10 februari 2014). Hämtad 7 maj 2014. Arkiverad från originalet 8 maj 2014.
  16. Foley, James A. Massa av neutrinos exakt beräknad för första gången, Physicists Report . natureworldnews.com (10 februari 2014). Hämtad 7 maj 2014. Arkiverad från originalet 8 maj 2014.
  17. Battye, Richard A.; Moss, Adam. Bevis för massiva neutrinos från kosmisk mikrovågsbakgrund och observationer  av linser // Physical Review Letters  : journal  . - 2014. - Vol. 112 , nr. 5 . — S. 051303 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.112.051303 . - . - arXiv : 1308.5870v2 . — PMID 24580586 .

Litteratur