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. Venäjä alkaa iskemään Suomen politiikkaan.

      Tässä on valtion ja koko länsiliiton päämiehet varoitelleet, että Venäjä alkaa talven aikana taas iskemään hybridisesti.
      Sinkut
      225
      1405
    2. Hallituksen järjestämä spektaakkeli tuo vessanpyttykeissi

      Että olisi kymmenien kansanedustajien kodeissa käyty ihan tuosta vaan, eikä kukaan kansanedustaja kerro niin käyneen, va
      Maailman menoa
      248
      959
    3. Ajattelitko ikinä pyytää anteeksi?

      Tiedät kyllä mistä.
      Ikävä
      89
      856
    4. Muistelen lämmöllä

      Se oli vaikein päätös, jonka olen joutunut tekemään. En pidä valehtelusta, mutta näin sait päätöksen asioille. Rakasti
      Ikävä
      48
      762
    5. Sysmän "ilon päivä"

      Ja taas palaa hirveä määrä verorahoja, ihan turhaan soopaan. Eikö nämä jotka kuntapolitiikassa valittavat ja tuhoaa vaan
      Sysmä
      66
      752
    6. Uskon, että saataisiin kaikki selvitettyä

      Mutta yhteys on jäissä, minä olen jäässä, enkä osaa tai uskalla enää lähestyä. Se vaan on niin. Naiselta Jos ei ole hyvä
      Ikävä
      48
      703
    7. Miltä tuntuu vanhempi nainen olla

      Pihkassa huomattavasti nuorempaan kolliin joka on uskollinen ja kiltti ja tottelee joka asiaa ja tykkää pussailla ja pan
      Ikävä
      80
      614
    8. Tunnistan mun rakkaan

      Kirjoituksen heti kun se on täällä. Mä vaan tiedän sen ja tunnen 🤗
      Ikävä
      81
      611
    9. Odotan tosi paljon et nähdään uudelleen

      Sinussa on piirteitä, jotka sai kiinnostumaan.
      Ikävä
      24
      605
    10. Vaihdevuodet ja psykoottinen käytös

      Estrogeenilla on suora yhteys aivojen välittäjäaineisiin, erityisesti serotoniiniin, joka säätelee mielialaa, impulssiko
      Suomussalmi
      67
      604
    11. Pakko myöntää mies

      En mä aina ihan rehellinen sulle ollut
      Ikävä
      109
      589
    12. Tyrkytät ittees liian

      tasokkaille :)
      Ikävä
      49
      588
    13. Miten oletkin noin

      osaamaton kaikin tavoin :)
      Ikävä
      39
      569
    14. Teinipersu Bergbom lupasi ensimmäisenä euron bensaa

      Teinipersu julkaisi Tiktok-videonsa marraskuussa 2021. Videolla Bergbom viittaa bensan hintoja esittelevään kylttiin ja
      Maailman menoa
      303
      565
    15. Joka ilta mietin

      sua❤️Mitä teet, missä meet? Kaipaatko yhtään? Yön tullen toivotan mielessäni sulle hyvää yötä ja aamuisin huomenet. Joka
      Ikävä
      27
      563
    16. Riitastako pelastaja

      Riitta jätti hakemuksen. Hyvä niin. On ainakin yksi mistä ottaa. Pertsa ei taida aikuistua koskaan ja Pekka hoiteli silt
      Kemijärvi
      34
      554
    17. Timo Vornanen.

      On siinäkin yksi täystampio. Eipä ihme, että persukannattajat sen eduskuntaan äänestikin.
      Maailman menoa
      46
      548
    18. Onko se loukkaavaa jos pelkkä seksi kiinnostaa?

      En tiedä olisiko meillä muuta yhteistä edes. En kyllä oikein osaa nähdä meitä menemässä naimisiin, paitsi ehkä jossain U
      Ikävä
      47
      534
    19. Luottamus

      Luotan vain siihen mitä tapahtuu IRL. Anonyymipalstan vihjailut eivät merkitse minulle mitään.
      Ikävä
      94
      519
    20. Jos olen aiheuttanut pahaa, pyydän anteeksi

      Jos olen omalla kirjoittelullani aiheuttanut täällä jollekin pahaa mieltä tai sotkenut asioita, niin pyydän sitä anteeks
      Ikävä
      64
      519
    Aihe