Elementarteilchen mit Spin > 1

Ich bin in der Quantenmechanik im Grundstudium, und der TA machte eine spontane Bemerkung, dass derzeit niemand weiß, wie man fundamentale Teilchen mit Spin> 1 ohne Supersymmetrie beschreibt. Ich war neugierig und habe versucht, Informationen dazu nachzuschlagen, und Wikipedia macht einige Kommentare zu Problemen mit Spin 3/2 http://en.wikipedia.org/wiki/Rarita%E2%80%93Schwinger_equation

Also meine Fragen sind

  1. Gibt es einen leicht verständlichen Grund, warum Photonen kein Problem sind, aber ein hypothetisches Teilchen mit Spin 3/2 nicht funktioniert?
  2. Bedeutet dies auch, dass es Probleme gibt, 3/2-Kompositpartikel in einem Niedrigenergiebereich zu erklären, in dem wir das Komposit als stark gebunden / "fundamental" behandeln können?
  3. Wie hilft Supersymmetrie hier?
In seinen Lectures on Gravitation (als Buch erhältlich) erklärt Feynman, warum das Gravitonfeld ganzzahlig sein muss (0, 1, 2, 3, ...), und erklärt dann, warum 0 und 1 nicht in Frage kommen. Dann versucht er, eine Spin-2-Theorie zu konstruieren, weil sie die einfachste ist, die funktionieren könnte. Am Ende gab Feynman sein Programm für diese Quantisierung der Gravitation mit QED als Analogie auf.
Spin 3/2-Partikel werden durch die Rarita-Schwinger-Gleichung beschrieben, aber es gibt ein großes Problem: Wenn diese Partikel an ein elektromagnetisches Feld gekoppelt werden, verletzen sie die Kausalität.

Antworten (1)

Das meiste davon wird in dieser Antwort behandelt: Warum haben wir keinen Spin größer als 2?

Bei Frage 2 ist dies tatsächlich der Fall - Sie lösen die zusammengesetzte Struktur von Spin-3/2-Partikeln (die keine Gravitinos sind) immer in einem Maßstab auf, der mit der Masse der Partikel vergleichbar ist. Das Phänomen besteht darin, dass das Spin-3/2-Teilchen in eine Familie anderer gebundener Zustände kommen muss, die als Regge-Trajektorie bezeichnet werden und die Streuung durch Austausch dieses Teilchens vereinheitlichen. Ohne andere Freiheitsgrade, die bei ähnlicher Energie liegen, können Sie keine punktförmige Grenze nehmen. Auf diese Weise können Sie entweder neue Partikel vorhersagen, die mit dem Original verwandt sind, oder eine Auflösung in eine Art Substruktur.

Ich habe mich immer gefragt, warum diese Sorge darum geht, "eine punktförmige Grenze zu nehmen" oder zu fordern, dass das Teilchen "fundamental" ist? Liegt es nur daran, dass wir renormalisierbare Theorien lieben/brauchen/können? Bei ausreichend niedrigen Energien kann sich ein einzelnes Wasserstoffatom in einem beliebigen Gesamtdrehimpulszustand befinden und als "Elementarteilchen" fungieren ...
@Slaviks: Ein Grund ist, dass Sie mit no-poinlike-limit neue Partikel vorhersagen können - etwas muss in der Größenordnung auftauchen, in der die Einheitlichkeit verletzt würde. So können Sie dem Higgs Massegrenzen geben. In Bezug auf H-Atome besteht eine der vernichtendsten Einschränkungen der modernen Physik darin, dass es keine gute punktuelle relativistische Beschreibung von gebundenen Zuständen wie Kernen oder H-Atomen gibt. Ich habe eine, die ich hin und wieder versuche zu beenden, aber ich habe sie nie vollständig zum Laufen gebracht. Die nichtrelativistische Version funktioniert, sodass LePage und andere nichtrelativistische H + v^2/c^2-Korrekturen verwendeten. Aber das ist ärgerlich.
Elementarteilchen mit Spin > 1
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