Links- und rechtshändige Fermionen

  1. Gibt es einen einfachen intuitiven Weg, um den Unterschied zwischen linkshändigen und rechtshändigen Fermionen (z. B. Elektronen) zu verstehen?
  2. Wie kann man experimentell zwischen ihnen unterscheiden?

Antworten (3)

Zur ersten Frage: Nein, eine solche allgemeine Regel kann es nicht geben. Der Grund ist derselbe, warum es keinen intuitiven Weg gibt, den Unterschied zwischen Ihrem rechten und linken Schuh zu verstehen – sie sind nur Reflexionen voneinander, aber keines ist grundlegender (vorausgesetzt, Sie sind kein Pirat).

Mit anderen Worten, der ganze Unterschied (der wirklich zählt) kommt von der gegebenen Theorie. Wenn die Theorie ist P -symmetrisch (wie Elektromagnetismus) haben Sie keine Möglichkeit, zwischen diesen zu unterscheiden (deshalb haben Sie in den klassischen Physikkursen niemanden von rechts- oder linkshändigen Elektronen sprechen hören; es waren nur Elektronen). Andererseits, wenn die Theorie verstößt P -Symmetrie haben Sie eine Chance, da eine Art von Partikeln anders interagiert als die andere. ZB verletzen schwache Wechselwirkungen die P -Symmetrie, sodass nur linkshändige Elektronen und linkshändige Neutrinos ein schwaches Isospin-Dublett bilden können (ebenso wie rechtshändige Antiteilchen).

Ich überlasse den experimentellen Teil der Frage jemandem, der sich in diesen Dingen besser auskennt. Aber z. B. für Neutrinos können Sie möglicherweise die Helizität messen (die so gut wie die Chiralität ist, da Neutrinos fast masselos sind), die eine Projektion des Spins auf den Impuls ist. Sie kennen die Impulsrichtung (da Sie wissen, wo die Kollision stattgefunden hat und wo Sie das Teilchen registriert haben), und ich nehme an, es gibt Standardmethoden zum Messen der Spinprojektion in eine beliebige Richtung (aber ich gebe zu, dass Sie diese experimentellen Angelegenheiten nicht kennen).

Können wir sagen, dass linkshändige und rechtshändige Elektronen unterschiedliche Teilchen sind?
@Revo: hm, ich würde wahrscheinlich nicht verschiedene Partikel sagen. Sie sind nur unterschiedliche Polarisationen desselben Teilchens (ähnlich wie bei Licht erhält man zwei zirkulare Polarisationen). Andererseits verhalten sich diese beiden Polarisationen dank schwacher Wechselwirkungen in bestimmten Situationen völlig unterschiedlich, weshalb es sinnvoller sein kann, sie als unterschiedliche Teilchen zu betrachten. Ob sie unterschiedlich oder gleich sind, ist in jedem Fall nur eine Bezeichnung, die von Ihrer Definition von "verschieden" und "Partikel" abhängt. Es gibt nicht viel Physik in dieser Diskussion.
@Revo --- Ich stelle mir rechtshändige und linkshändige Elektronen gerne als unterschiedliche Teilchen vor, weil das linkshändige Elektron mit dem Neutrino ein schwaches SU (2) -Dublett bildet, so dass schwaches SU (2) diese ineinander dreht, während das rechtshändige Elektron ist ganz allein. Das Absorbieren von Higgs-Kondensatpartikeln kippt ständig rechtshändige Elektronen in linkshändige Elektronen, sodass der physikalische Masseneigenzustand, das physikalische Elektron, eine Masse hat und nicht rechts und links getrennt werden kann.

Dieser Post Helizität-Chiralität-Masse-und-das-Higgs in Quantentagebüchern ist sehr interessant
und ich denke, dass er die Erklärung bietet, die Sie suchen, mit schönen Grafiken.

Blogbeitrag von Lubos Motl (technischere Sichtweise zu diesem Thema)

(beide Posts sind untereinander verlinkt)

Beispiele für Geräte zur Messung der Elektronenhelizität (der aktuelle Polarisationszustand, nicht die Händigkeit) sind das Møller-Polarimeter (das z. B. ein Eisentarget verwendet, bei dem die Spins der Eisenatome mithilfe eines externen Magnetfelds ausgerichtet werden) und das Compton-Polarimeter (das verwendet einen polarisierten Laserstrahl, also Photonen als Streupartner).

Die Helizitätsmessung funktioniert, indem die Elektronen an einem anderen polarisierten Teilchen (dh mit bekannter Polarisation) gestreut werden und die Tatsache ausgenutzt wird, dass die Wechselwirkungsrate (Querschnitt) von der Helizität des Elektrons abhängt.

Die (Elektronen-)Neutrino-Helizität wurde experimentell mit dem Goldhaber-Experiment gemessen (es scheint nur eine deutsche Version dieses Wikipedia-Artikels zu geben).

Links- und rechtshändige Fermionen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 1v