Как экспериментально определить киральность, спиральность, спин и угловой момент элементарной частицы?

Для измерения вращения исходным экспериментом был эксперимент Штерна-Герлаха, в котором вы увидите, что предшествующий неполяризованный пучок разделяется на две ориентации (спин вверх и вниз).

см.: http://en.wikipedia.org/wiki/Stern%E2%80%93Gerlach_experiment

Что касается спиральности, очень остроумным и увлекательным экспериментом является знаменитый эксперимент Гольдхабера, в котором для измерения спиральности нейтрино используется очень своеобразный набор элементов, а также эффект Мёссбауэра. Спиральность — это проекция вращения на направление импульса, и, таким образом, если вы измеряете спин и импульс, вы можете вычислить спиральность.

Ссылка на оригинал статьи здесь: http://www.bnl.gov/nh50/

Люди часто путают спиральность и хиральность, они одинаковы только в случае безмассовых частиц. По этой же причине мы знаем, что (по крайней мере, взаимодействующие) нейтрино всегда левые (знаменитая

В отличие от спиральности для массивных частиц (где вы всегда можете перейти в систему отсчета, где вы меняете знак направления импульса и, таким образом, меняете спиральность), хиральность является лоренц-инвариантным свойством частицы.

Ни в коем случае не полный ответ, скорее критика ответа @luksen. Он размещен здесь, потому что текст слишком длинный, чтобы поместиться в поле для комментариев.

Прежде всего, спин не является четко определенным понятием для составных частиц. Точнее, определение спина частицы зависит от того, как определяется «частица». Посмотрите на атом: у него есть ядро ​​и электронные оболочки. Во многих случаях оба имеют ненулевой угловой момент, что означает, что они связаны. Существует несколько незначительно отличающихся друг от друга энергетических уровней , и если вы посмотрите на каждый из них как на вид частиц, то да, у каждого есть свое вращение.

Улавливают ли такие вещи, как эксперимент Штерна-Герлаха, такие «виды частиц»? Их нет, потому что магнитный момент электронов велик (обусловлен как спиновым, так и орбитальным угловым моментом), тогда как у ядра слабый. Электроны энергично взаимодействуют с внешним магнитным полем, а ядра неохотно взаимодействуют ни с тем, ни с другим. Виды, которые улавливаются устройством типа Штерна-Герлаха, представляют собой наложенные состояния этих незначительно различающихся энергетических уровней, а не спиновые состояния частицы с четко определенным спином. Между прочим, для любого атома серебра стабильных изотопов ¹⁰⁷ Ag и ¹⁰⁹ Ag тривиальный расчет показывает, что он в целом должен быть бозоном и не может быть фермионом; эта вещь преуменьшается в большинстве текстов QM.

Что на самом деле продемонстрировал эксперимент Штерна-Герлаха? Спин электронов и их орбитальный угловой момент (точнее, системы ядро-электрон) играют всю драму. Ядерный спин был почти невидим из-за гораздо более слабого магнитного момента. Эксперимент обнажил электронные оболочки и спрятал ядерные спины — отсюда и впечатление фермиона. Я подчеркиваю: не настоящий фермион. Только такое привидение. Ни одна частица не измеряет спин.

Итак, почему появление спина ½, когда серебро обладает 47 электронами? На самом деле, из-за электронной конфигурации. Вклад вносит только 5s-электрон, поскольку остальные образуют полностью заполненные подоболочки. Что такое 5s-электрон? Поскольку это s орбиталь (ℓ = 0), значение имеет только спин электрона. Но это только серебро. Что происходит с неполными подоболочками в других случаях? При d = ¹ (это имеет место для скандия, иттрия, лантана, лютеция) мы имеем вклады как спина электрона, так и орбитального углового момента (ℓ = 2) в магнитный момент; и есть несколько металлов с более чем однимнеполная подоболочка. Что произойдет с другими типами составных частиц, такими как многочисленные ароматы экзотических атомов? Я не буду предсказывать. Наконец, что осталось от сказки о том, что спин и момент импульса — одно и то же? Не так много.