Warum kann ein Teilchen in zwei Photonen zerfallen, aber nicht in eines?

Ich habe kürzlich eine alte Physiknachricht über das Higgs-Boson gelesen, in der beobachtet wurde, dass es in 2 Photonen zerfällt, und ich habe mich gefragt, warum es mit der kombinierten Energie von 2 Photonen nicht in ein einzelnes Photon zerfallen wäre?

Siehe auch: physical.stackexchange.com/q/427466/2451 und darin enthaltene Links.

Antworten (2)

Kein massives Teilchen kann in ein einzelnes Photon zerfallen.

In seinem Ruhesystem ein Teilchen mit Masse M hat Schwung P = 0 . Wenn es zu einem einzelnen Photon zerfällt, würde die Energieerhaltung erfordern, dass die Photonenenergie gleich ist E = M C 2 , während die Erhaltung des Impulses erfordern würde, dass das Photon beibehält P = 0 . Photonen gehorchen jedoch E = P C (Das ist der Spezialfall von E 2 = ( P C ) 2 + ( M C 2 ) 2 für masselose Teilchen). Es ist nicht möglich, alle diese Einschränkungen auf einmal zu erfüllen. Zusammengesetzte Teilchen können einzelne Photonen emittieren , aber kein massives Teilchen darf zu einem Photon zerfallen .

Massives Teilchen wie in Fermion mit halbzahligem Spin rechts, also muss es auf einem Photon in einige andere Teilchen zerfallen, um Energie und Spinimpuls zu erhalten, ist es das, was Sie sagen?
@ user6760 Bei diesem Argument geht es um linearen , nicht um Winkelimpuls. Und es gibt viele massive Teilchen, die der Bose-Einstein-Statistik gehorchen und ganzzahlige Spins haben.

Das Higgs-Boson hat Spin 0 . Ein Photon hat Spin 1 . Der Gesamtdrehimpuls kann sich beim Zerfall nicht ändern, ein Higgs-Boson kann also unabhängig von der Energie nicht in ein einzelnes Photon zerfallen. Aber der Gesamtdrehimpuls von zwei Photonen kann Null sein (weil ihre Spins in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sein können), sodass dieser Zerfallsmodus den Drehimpuls erhalten kann.

Wie in einem Kommentar betont wird, ist die Erhaltung des Drehimpulses nur eine notwendige Bedingung, keine hinreichende. Bitte sehen Sie sich die Antwort von rob an , um dies zu klären.

Ich schaue nur nach Spin, also kann Spin negativ sein
@Chirale Anomalie Wenn Sie schreiben "..... (weil ihre Spins in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sein können), kann dieser Zerfallsmodus den Drehimpuls erhalten". Reden Sie von Spin-Projektion?
@N.Ginlabs Meine Aussage war locker. Der Zwei-Photonen-Zustand mit Gesamtspin Null ist ein verschränkter Zustand, in dem die Orientierungen der Spins der einzelnen Photonen nicht individuell definiert sind. Der Punkt meiner Aussage war einfach, dass ein einzelnes Photon keinen Gesamtdrehimpuls von Null haben kann (Nullprojektion entlang jeder Richtung), aber ein Paar von Photonen kann es.
Warum kann ein Teilchen in zwei Photonen zerfallen, aber nicht in eines?
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