Почему не существует элементарных заряженных частиц с нулевым спином?

В духе родственного исследования я хотел бы знать, есть ли основа для понимания того, почему не существует элементарных частиц с ненулевым электрическим зарядом, но с нулевым спином?

Может ли такая квантовая теория быть записанной и непротиворечивой? Не допускают ли современные симметрии наших нынешних КТП такую ​​частицу?

Как бы то ни было, существуют составные частицы с такими свойствами, например, заряженный пион.

Ответы (4)

Стандартная модель очень успешна в своей групповой структуре для упорядочения всех наблюдаемых частиц. Чтобы ввести частицу с зарядом и нулевым спином, вам понадобится другая модель, которая также учитывала бы симметрии, наблюдаемые экспериментально и соответствующие стандартной модели. Таким образом, ответ на вопрос «почему» — «потому что» мы ничего не видели и можем хорошо смоделировать то, что видели.

Тем не менее, когда мы переходим к теориям струн и необходимым суперсимметричным структурам, где количество известных из экспериментов элементарных частиц удваивается, мы имеем скварки , которые имеют нулевой спин и заряжены. Есть ряд фермионов с такой же сигнатурой, селектронов, смуонов и т.д.

В физике элементарных частиц сферион - это частица-суперпартнер со спином 0 (или частица) связанного с ней фермиона. В суперсимметричных расширениях Стандартной модели (СМ) у каждой частицы есть суперпартнер со спином, отличающимся на 1/2. Фермионы в СМ имеют спин 1/2, поэтому у фермионов спин 0.

Поскольку мы их не видели, как я объяснял выше, суперсимметрия предполагается как нарушенная симметрия, а значит, мы увидим сигнатуры этих элементарных частиц с очень большими массами. БАК установил пределы масс порядка ТэВ .

+1 Следует отметить, что для заряженных частиц с нулевым спином, по-видимому, нет запрета, поскольку это соответствует комплексному скалярному полю. На самом деле удивительно, что Стандартная модель не включает такую ​​частицу. Я думаю, что наиболее «прямо» разыскиваемыми заряженными скалярами будут заряженные бозоны Хиггса.
anna v: Вы не могли бы кратко описать группы, к которым вы относитесь, или хотя бы назвать их?
@BMS Стандартная модель построена вокруг симметрий SU(3)xSU(2)xU(1), SU Special Unity Group порядка (3 сильных взаимодействия, 2 электрослабых), U(1) унитарной группы (1 электромагнитная), en.wikipedia.org/wiki/… . Эти симметрии были получены путем изучения данных.

Хиггс является частью сложного скалярного дублета в стандартной модели. Он несет как гиперзаряд, так и слабый заряд. Итак, мы открыли заряженные скаляры.

Теперь, возможно, вас интересует только ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ заряд. Так несет ли дублет Хиггса это? Что ж, как только Хиггс поднимает vev, некоторые части работают, а некоторые нет. Говорят, что те части, которые несут электрический заряд, «съедаются» W-бозонами, и они действительно несут электрический заряд. В то время как есть электрически нейтральная часть, которая связана с бозоном Хиггса.

Это правда. Но важно подчеркнуть, что если бы у нас было два скалярных дублета, то существовал бы и заряженный бозон Хиггса.

Лагранжиан

(1) л знак равно − 1 4 Ф мю ν Ф мю ν + л свободно + е А мю Дж мю
куда А мю является 4-потенциалом, Ф мю ν знак равно ∂ [ ν А мю ] тензор поля, л свободно описывает поля, отличные от А мю , а также Дж мю представляет собой плотность 4-тока, выраженную в этих других полях, описывает теорию, подобную КЭД. Когда л свободно описывает свободное поле Дирака ψ а также Дж мю знак равно ψ ¯ γ мю ψ , это именно КЭД. Поле Дирака имеет спин 1 2

Вместо этого мы можем взять

л свободно знак равно 1 2 ( ( ∂ мю а ) ( ∂ мю а † ) + м 2 а а † )
с
(2) Дж мю знак равно я ( а ∂ мю а † − ( ∂ мю а ) а † ) .
Поле а описывает вращение 0 частицы.

Теория, описываемая (1), столь же самосогласованна, как и КЭД, т. е. перенормируема. Это связано с тем, что необходимым и достаточным компонентом перенормируемости КЭД является то, что константа е безразмерна (в натуральных единицах). С Дж мю согласно (2) так и есть.

Принцип неопределенности Гейзенберга запрещает это.

Точно так же, как все квантовые частицы не могут иметь энергию меньше нулевой точки, для вращения ничто не может иметь угловой момент меньше 1/2 в единицах h-бара.

Коммутационное соотношение для углового момента: [L,Lz] >= h/2π

(извиняюсь за плохие математические обозначения)

Это не кажется правильным. Существуют частицы с нулевым спином: бозон Хиггса, пионы. Как бы вы объяснили их существование?
Пока [ С → , С г ] знак равно я ℏ е → я ϵ я г Дж С Дж , отсюда не следует соотношение неопределенностей, запрещающее частицы со спином 0 (из этого следует неравенство о С Икс о С г ≥ ℏ 2 | ⟨ С у ⟩ | , за С г собственные состояния, правая сторона равна нулю. Спин 0 означает С 2 | ψ ⟩ знак равно 0 . Отношение [ С 2 , С г ] знак равно 0 в общем случае выполняется, поэтому существуют состояния с определенным квантовым числом спина с ( с , такой, что С 2 | ψ ⟩ знак равно ℏ 2 с ( с + 1 ) | ψ ⟩ а также С г | ψ ⟩ знак равно ℏ м | ψ ⟩ , − с ≤ м ≤ с ) также для с знак равно 0 .
@mpv, во-первых, бозон Хиггса имеет предварительный спин 0, он еще не измерен, и из-за чрезвычайно короткого времени жизни вряд ли произойдет в течение длительного времени. Во-вторых, бозон Хиггса может быть составной частицей, такой как пара-позитроний («двойная звезда» из позитрона и электрона с антипараллельными спинами). Ни квантовая теория, ни принцип неопределенности не запрещают, чтобы составная частица имела нулевой общий спин. То же верно и для π°, состоящего из кварка-антикварка.
Также вопрос по заряженным частицам. Теперь я сам размышляю о связи между зарядом и угловым моментом.
Почему не существует элементарных заряженных частиц с нулевым спином?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v