Spin-ominaisuudesta

Anonyymi

Mistä voidaan tietää millainen vielä löytämättömien hiukkasten spin-ominaisuuden täytyy olla? Vuorovaikuttavatko alkeishiukkaset eri tavoin riippuen niiden spinistä? Jos spin on 2 niin liittyykö se siihen jostain kuulemaani ilmiöön että joitain hiukkasia täytyy pyörittää ympäri kaksi kertaa että päädytään lähtötilanteeseen, eikä kerran kuten klassisilla kappaleilla?

2

229

    Vastaukset 2

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • Anonyymi

      Haluatko tietää uusien hiukkasten sijaan enemmän vanhoista hiukkasten määritelmistä, jotka ovat olemassa lähes kaikissa malleissa? Ja liittyvätkö kaikki kysymykset kuitenkin spin-statistiikkaan, jossa on kokonaislukuspinit ja puolispinit?

      Maailmankaikkeudessa, joka on joko kolmiulotteinen tai relativistinen, voidaan tehdä koordinaatiston rotaatioita ryhmän SO(3) muunnosten kuten 3x3-matriisien avulla. Nämä kuvaavat saman pisteen ympärillä olevia havaitsijoita, joiden välillä on jokin kulma. Kvanttimekaniikan jälkeen tai lopuksi fysiikassa halutaan olla varmoja, että sen kvanttiobjektit ovat sellaisia, että jokaisessa rotaatiolla muunnetussa koordinaatistossa näiden objektien fyysiset ominaisuudet ovat samat keskenään. Kun todellisuus on probabilistista, tämä tarkoittaa, että todennäköisyyksien on pysyttävä samoina, jos eri puolilta pistettä suoritetaan esim. täydellinen mittaus samalle suureelle. Jos siis puhutaan fyysisestä todellisuudesta, ei mikään tilanne muutu, minkään arvoisella rotaatiolla. Suurin osa uusia hiukkasista sisältävistä malleista toimii edelleen tämän avaruuden kääntelyn ehdoilla.

      Näiden rotaatioiden ja kvanttitilojen ominaisuudet synnyttävät myös spinin, joka on uusi kvanttiluku, joka saa vain tiettyjä arvoja, ja jonka arvo perustuu suuntiin, missä sitä mitataan. Erikoista on niille se, että jos x:ssä olevan kvanttiobjektin spinin komponentin arvo mitataan pisteen A:n luona kohti A:ta eli vektorilla A-x, tämän tuloksen todennäköisyyksien ei pidä kuitenkaan olla samat kuin B:n luona käännetyssä koordinaatistossa, jos mitattaisiin spin suunnassa B-x. Taas kohti B:tä itseään. Sen sijaan todennäköisyyksien ja asentojen pitää noudattaa todellisuutta, missä B:n luona tehty mittaus suunnassa A-x on todennäköisyyksien suurudelta sama kuin A-x -spin kaikissa koordinaatistoissa, missä muut koordinaatistot joutuvat kirjoittamaan tämän A-x -vektorin tietysti uudestan siten kuin se niissä esiintyy.

      Sanoit myös, että hiukkasia pyöritetään, mutta tämä ei pidä paikkaansa, koska kvanttiobjekteilla, jotka ovat yksittäisiä alkeishiukkasia, ei ole asentoa. Niiden spin-suureiden muodostamat vektorit tai yleensä vain se suunta missä yhden spin-skalaariarvon arvo on maksimissa voivat muuttaa ns. suuntaansa, mutta tämän aikaansaanti olisi äskeiseen verrattuna objektin manipuloimista vuorovaikutuksilla eikä sen nykyisen tilan pelkkää kirjoittamista muista kulmista.

      Spin ½ objektien eli fermionien tapauksessa esiintyy niille kaikille (eli spin 1/2 n -objekteille) ilmiö johtuen kvanttiluvuista ja kääntöoperaattoreista, että jos koordinaatistoa käännetään 2 pi:n verran, niiden aaltofunktio eli tila s muuttuu tilaksi -s. Täysien ympyrien käännökset ovat matemaattisesti ja myös fysikaalisesti yleensä sama kuin ei tehtäisi mitään vaan operoitaisiin kaikkeen identiteettimatriisilla. Bosonit (eli 0 ,1 2 .. n -objektit) ovat tiloja joille s muuttuisi 2pi-rotaatiossa s:ksi. Fermionien rotaatiot olivat tätä ennen kuitenkin määritelty toisenlaisiksi, jotta juuri tähän päädyttäisiin (ks. SO(3) -ryhmän ja SU(2):n esitykset ja vastaavuudet). Tätä siis monet tarkoittavat sillä, että kaksi perättäistä 2pi-rotaatiota samaan suuntaan palauttaisi s:n takaisin saman merkkiseksi. Tällä s:n merkillä ei ole kuitenkaan mitään fysikaalista vaikutusta, koska todennäköisyydet eivät perustu s:ään vaan sen itseisarvon neliöön |s| ^2. Jos mitattaisiin esim. spin-suure, joka on operaattori M, tilalle, joka on alussa pystyvektori (s1 , 0) ^T, kääntämisen jälkeen M:n odotusarvo olisi matriisielementissä:
      ( -s1, 0 ) . M . ( -s1 , 0 ) ^T = (-1*-1) * ( s1 , 0 ) . M . (s1 , 0 ) ^T

      Fermioneille seuraa tästä ominaisuudesta vaikeiden todistusten jälkeen myös niiden havaittu fermi-dirac -statistiikka, missä useiden fermionien täytyy pysyä eri tiloissa kvanttilukujensa suhteen.

      Kvanttimekaniikka ei ole kovin hyvä tuottamaan mitään todellisuuteen liittyvää vastausta, jos siinä pitää olla vuorovaikutuksia kahden kvanttiobjektin välillä. Silti jos riittää, että yhteen objektiin vuorovaikutetaan ulkoapäin, niin spinien arvot vaikuttavat kaikissa Zeemanin ja Starkin ja muiden efekteissä, missä spin voi vaikuttaa saman objektin ns. kiertoradan kanssa siihen, miten suuria fotoneja sen on mahdollista vaihtaa ympäristössään. Kahden spin hiukkasen välistä vuorovaikutusta tapahtuu ensin niiden spinien välillä, missä toinen vaikuttaa toisen arvoon, ja vasta siitä kautta muuhun kokonaisuuteen, missä kuitenkin pitäisi tapahtua laajempi joukko vuorovaikutuksia ja tapahtumia ennen kuin esim. yhden objektin paikkasuure muuttuisi. Spinin sisältämiä vuorovaikutuksia näkyy systeemille kirjoitetussa Hamiltonin operaattorissa H.

      (jatkuu vielä: "Usein halutaan kysyä...")

      • Anonyymi

        Usein halutaan kysyä fermionien statistiikkaan liittyen, että onko siinä kyseessä vuorovaikutus, kun fermionin olemassaolo estää toisen fermionin saamia tiloja. Kun kenttäteoriassa on kirjoitettu fermionikentille vuorovaikutusten operaattori H ja se on esim. muodossa, jossa fermionien aaltofunktioita luodaan ja annihiloidaan, sitä on kuitenkin jo edeltänyt näiden fermionitilojen täydellinen määritelmä (kaikki tilat ja operaattorit on määriteltävä käytännössä yhtäaikaisesti), jolloin H:lla ei esim. koskaan voitaisi luoda evoluutiota, joka muodostaisi tiloja, missä kaksi fermionia olisi samassa tilassa. Tällöin mitkään uusien vuorovaikutusten tai vuorovaikuttamattomien fermionien eri muotoiset H:t eivät niitä synnytä eri tavalla. Käsittely ei siis minusta voi vastata sellaisiin kysymyksiin.

        Kenttäteoriassa yksinkertaiset säännöt hiukkastapahtumille perustuvat myös spiniin, koska spin-kvanttiluku voi olla osa säilyvää suuretta, joka etenee alkutiloista lopputiloihin tai valikoi sallitut lopputilat.


    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Mikä on totta mikä ei?

      Onko juoru vai ei että nimeltä mainitsematon henkilö on tehnyt naiselle/naisille jotain joka on väärin?
      Kuhmo
      24
      2393
    2. Päivän aivopieru Trumpilta

      Trump julisti sodan hyttysiä vastaan. Myös punkit ovat Trumpin sodan kohteena. Eikö vieläkään USA:n kansa tajua tuon uko
      Maailman menoa
      87
      1595
    3. Lopetetaanko tämä

      Juttu ja mennään eteenpäin? Pystytkö?
      Ikävä
      135
      1003
    4. Just saying

      Mies joka antaa naiselle turvallisen olon, on seksikäs. Ei kieroja kikkoja ja haluaa olla vain sen yhden naisen mies.
      Ikävä
      143
      763
    5. Löytyikö syy miksi Martina on Muhiksen kanssa

      Saipa naurut Gekkosen kuvasta, missä ovat ravintola Hookissa Immu fight night ottelun jälkeen, Muhoksella pullottaa hirv
      Kotimaiset julkkisjuorut
      95
      712
    6. Voisin antaa sulle nyt

      Halin❤️
      Ikävä
      54
      702
    7. Janpen Thai lopettanut, miksiköhän

      Hyvää apetta teki.
      Suomussalmi
      13
      677
    8. Älä unohda minua

      Nainen ethän unohda minua. Asiat olisivat voineet mennä toisin, olisi vain pitänyt uskaltaa lähestyä sinua kun annoit si
      Ikävä
      77
      645
    9. Jorma Uotinen läväytti härskin heiton - Paljastus uudesta TTK-romanssista?

      Tuomari Jorma Uotisen linja on välillä hyvinkin rohkea TTK:ssa. Hän näpäytti Jaakko Parkkalille ja Kastanja Rauhalalle v
      Tanssii tähtien kanssa
      12
      628
    10. Jos selviäisi että kaivattusi

      Olisi savant asperger? Rakastaisitko vielä? Savant-lahjakkuus olisi kapea-alaista neroutta liittyen mekanisiin ja tilan
      Ikävä
      100
      627
    11. On väärin

      Tykätä ja haluta sua kun tilanne täysin mahdoton mutta minkäs teet. Mun sisällä roihuaa 🔥 kunpa tietäisit mitä sä minus
      Ikävä
      42
      603
    12. Tosi kiva on

      Joo. Mitä olisit menettänyt jos olisit paljastanut itsesi?
      Ikävä
      65
      571
    13. Toivotko vielä viestiä

      Minulta? En rohkene enää ottaa yhteyttä, kun varmasti jo uusia naisia elämässä. Nolaisin vain itseni.
      Ikävä
      44
      559
    14. Olen ajellut Dieseleillä yli 50 vuotta.

      Enkä ole koskaan kaivannut sähköautoa.
      Hybridi- ja sähköautot
      141
      555
    15. Tehdään yhdessä itsestämme

      Parhaat versiot❤️ Se vaatii molemmilta hyvää itsetuntoa!
      Ikävä
      42
      540
    16. Valtuuston kokous

      Kyl tuo Anita Ruokani on ihan pihalla,käy aika hitaalla.
      Kemijärvi
      43
      523
    17. Miksi jotku naiset on niin tyhmiä

      Että elättelevät turhaa toivoa toisen kustannuksella. Onko ne kaikki kaappilesboja vai mikä niitä vaivaa? Sitten itketä
      Ikävä
      54
      518
    18. Oliko Jani Halmeen aika jo tippua TTK:sta?

      Jani Halme ja Claudia Ketonen joutuivat jättämään TTK:n. Halme ja Ketonen saivat viimeiseksi jäänestä tanssista, sambas
      Tanssii tähtien kanssa
      29
      516
    19. Mitä tunteita

      Sulla vielä on?
      Ikävä
      77
      514
    20. Kuka kaipaa T m?

      Kerro nainen kirjaimesi vaan... Haluan miettiä kuka tulee ekana mieleeni.. kuin kurkistus tunteiden meren pinnalle, jota
      Ikävä
      36
      510
    Aihe