內稟的左手徵性的粒子是什麼?

時間 2021-06-19 06:03:48

1樓:東方學碲

費公尺子/場用狄拉克方程描述,考慮到裡面的波函式是四分量旋子,所以產成了4*4的伽馬矩陣。伽馬矩陣的表示可以隨意取,如果將 取對角化,稱為外爾表象(當粒子質量為0時,狄拉克方程也就退化為了外爾方程)。此時,和高中數學題常玩的把戲:

任意函式可以表示為奇函式和偶函式之和一樣,可以用 來設計左手和右手投影算符,使任意滿足狄拉克方程的波函式表示為左手波函式和右手波函式之和。這樣使得左手、右手場為 的本徵函式。左手的特徵值為-1,右為+1,即 , 分別描述左手和右手粒子,也稱為(旋量的)手徵性,是乙個數學定義比較簡單但是抽象的概念。

所以這裡要提醒,不要用諸如「右手螺旋」、「映象」(宇稱)等物理概念去生搬硬套,這樣做就好比把夸克顏色作為視覺顏色一樣。然而這僅僅是數學遊戲嗎?其實不是,另有乙個物理量稱為螺旋度,是自旋與動量的乘積,這個是很像高中物理裡的右手螺旋法則的意思,也是乙個實驗可以測量的量。

螺旋度的數學表達稍微複雜一些: ,當粒子質量接近0、且速度接近光速時(相對論性粒子),手性接近於螺旋度,因為動量這個量含有速度,會隨著觀測者參考係變化。進一步地,定義正、反粒子共軛算符 (這裡要注意與電荷算符C的區別,C改變所有charge量子數的符號,但不會改變其他的,比如手徵性),再對正、反粒子作用手徵算符,會發現乙個有趣的現象:

左手費公尺子的反粒子為右手,反之亦然。所以有左手(右手)電子、右手(左手)正電子。但奇怪的是並沒有發現右手中微子、左手反中微子。

因為中微子是弱相互作用的重要元素,這個發現一開始是來自弱相互作用只作用於左手粒子或者右手反粒子。因此就有了宇稱P不守恆,宇稱+電荷(CP)不守恆等現象。

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