Wenn sich ein Teilchen in die gleiche Richtung wie sein Impuls dreht, hat es eine rechte Helizität und ansonsten eine linke Helizität. Neutrinos haben jedoch eine Art inhärente Helizität, die als Chiralität bezeichnet wird. Aber sie können beide Helizität haben. Wie unterscheidet sich Chiralität von Helizität ?
Auf den ersten Blick scheinen Chiralität und Helizität keine Beziehung zueinander zu haben. Helizität ist, wie Sie sagten, ob der Spin mit dem Impuls ausgerichtet oder antiausgerichtet ist. Chiralität ist wie Ihre linke Hand gegen Ihre rechte Hand. Es ist nur eine Eigenschaft, die sie voneinander unterscheidet, aber auf eine Weise, die durch eine Spiegelung umgekehrt wird - Ihre linke Hand sieht genauso aus wie Ihre rechte Hand, wenn Sie sie im Spiegel betrachten und umgekehrt. Wenn Sie jedoch nachrechnen, finden Sie heraus, dass sie miteinander verbunden sind. Die Helizität ist aufgrund der Relativitätstheorie keine inhärente Eigenschaft eines Teilchens. Angenommen, Sie haben ein massives Teilchen mit Spin. In einem Frame könnte das Momentum mit dem Spin ausgerichtet sein, aber Sie könnten einfach zu einem Frame verstärken, bei dem das Momentum in die andere Richtung zeigt (Boost bedeutet, von einem Frame aus zu schauen, der sich in Bezug auf den ursprünglichen Frame bewegt). Aber wenn das Teilchen masselos ist, bewegt es sich mit Lichtgeschwindigkeit, und Sie können nicht daran vorbeifahren. Sie können seine Helizität also nicht umdrehen, indem Sie Frames ändern. Wenn es in diesem Fall "chiral rechtshändig" ist, hat es eine rechtshändige Helizität. Wenn es "chiral linkshändig" ist, hat es eine linkshändige Helizität. Chiralität hat also letztlich etwas mit der natürlichen Helizität im masselosen Limit zu tun.
Beachten Sie, dass Chiralität nicht nur eine Eigenschaft von Neutrinos ist. Es ist wichtig für Neutrinos, weil nicht bekannt ist, ob beide Chiralitäten existieren. Es ist möglich, dass nur linkshändige Neutrinos (und nur rechtshändige Antineutrinos) existieren.
Helizität ist einfach zu definieren; Chiralität ist subtiler.
Die Helizität eines Teilchens ist die normierte Projektion des Spins auf die Impulsrichtung. Wenn der Spin mehr in der gleichen Richtung des Impulses als dagegen ist, ist die Helizität positiv; andernfalls ist es negativ.
Chiralität hat mit der Art und Weise zu tun, wie sich die Eigenschaften der Partikel verändern, wenn sie in Bezug auf den einen oder anderen Trägheitsreferenzrahmen beschrieben werden. Der Unterschied zwischen Rechtshänder und Linkshänder ist wie der Unterschied zwischen kontravarianten und kovarianten 4-Vektoren, aber jetzt sprechen wir über Spinoren. Bei einem masselosen Spinhalbteilchen können sowohl Spin als auch Impuls aus einem einzigen Spinor extrahiert werden. Wenn man von einem Rahmen zu einem anderen transformiert, sollte man die gewöhnliche Lorentz-Transformation für einen rechtshändigen Spinor und die inverse Lorentz-Transformation für einen linkshändigen Spinor verwenden. Chiralität ist also eine intrinsische Eigenschaft eines solchen Teilchens, deren Einfluss sich aber nur auf diese subtile Weise offenbart. Er beeinflusst zum Beispiel, wie der Spinor in die Weyl-Gleichung eingeht.
Massive Spin-Halbteilchen wie Elektronen haben ihren Spin und Impuls durch Dirac-Spinoren beschrieben, die aus zwei Weyl-Spinoren bestehen, einen von jeder Chiralität.
Was ein Neutrino (hier als masselos behandelt) von einem Anti-Neutrino unterscheidet, ist vor allem seine Chiralität. Aber immer wenn nur ein einziger 2-Komponenten-Spinor sowohl den Impuls als auch den Spin beschreibt, stellt man fest, dass die Helizität für ein solches Teilchen nur einen Wert annehmen kann (und für das Antiteilchen den entgegengesetzten Wert). Helizität und Chiralität haben dann also denselben Wert, was aber nicht bedeutet, dass sie dasselbe sind.
Wenn ein bestimmter Partikeltyp nur eine Helizität haben kann, hat man eine Situation, die die Paritätssymmetrie (Spiegelreflexionssymmetrie) nicht respektiert. Dies ist der Kern des Brechens der Paritätsinvarianz durch die schwache Kraft.
Chiralität und Helizität sind im masselosen Limit genau dasselbe. Damit meine ich, dass beide Terme in der masselosen Grenze austauschbar verwendet werden können (denken Sie daran, dass eine Bedingung für masselose Teilchen darin besteht, dass sie sich notwendigerweise mit der Geschwindigkeit c bewegen). Und ja, Sie haben Recht, dass es keinen Bezugsrahmen gibt, in dem wir hypothetisch über ein Photon hinaus anheben und feststellen können, dass die Helizität umgedreht ist. Allerdings gibt es auch massive Teilchen mit eindeutiger Chiralität. Das hat mit Spin und einem Prozess namens Quanteninterferenz zu tun . Die Erklärung hat ihre Wurzeln tief im Verständnis von QM und Feldtheorie. Es ist langatmig und mathematisch. Aber es ist entscheidendein vollständiges Verständnis des Standardmodells zu haben. Schau es dir an und recherchiere! Und wenn Sie noch Fragen haben, stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Viel Glück.
Helizität und Chiralität sind im masselosen Limit nicht dasselbe. Sie sind nicht verwandt. Helizität ist eine extrinsische physikalische Eigenschaft, die mit der Ausrichtung von Spin und Impuls zusammenhängt; Chiralität hängt mit schwachen Wechselwirkungen zusammen. Chiralität ähnelt eher einer elektrischen Ladung oder einer starken Farbladung als einem Impuls.
Also ich sehe das so...
...Teilchenspins,
wenn Impulsrichtung = Spinrichtung, ist die Helizität positiv, wenn Impulsrichtung <> Spinrichtung, ist die Helizität negativ ...
Chiralität ist insofern komplementär zur Helizität ...
Wenn die Elemente (Impuls und Spin) umgekehrt werden, wird das gleiche Ergebnis beobachtet, aber in entgegengesetzter Richtung.
Marek