دست‌سانی (فیزیک): تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
بدون خلاصۀ ویرایش |
بدون خلاصۀ ویرایش |
||
خط ۲:
{{بدون منبع}}
{{دیگر کاربردها|دست‌سانی}}
پدیدۀ '''دست سانی'''،{{به انگلیسی|chirality}} پدیده عدم تطابق با تصویر آینه‌ای است(مقاله [[دست‌سانی (هندسه)|دست سانی در ریاضیات]] را ببینید) .[[اسپین]] یک [[ذره بنیادی|ذره]] می تواند برای تعریف دستوارگی {{ به انگلیسی |handedness}} یا مارپیچگی {{به انگلیسی|helicity}} آن ذره بکار رود و در موردی که ذره بدون جرم باشد، مشابه دست سانی است. تبدیل تقارن بین دو ذره، ''پاریته'' نامیده می شود. تغییر ناپذیری یک فرمیون دیراک تحت پاریته،'''تقارن دست سان''' نامیده می شود.<br />
یک آزمایش از [[نیروی ضعیف هسته ای|واپاشی ضعیف]] هسته [[کبالت]]-60 که توسط [http://en.wikipedia.org/wiki/Chien-Shiung_Wu چین شیئونگ-وو [1<nowiki>]</nowiki>] و همکارانش در سال 1957 انجام شد، نشان داد که پاریته یک تقارن در جهان نیست.
سطر ۱۴ ⟵ ۱۵:
[[تصویر:مارپیچگی.png|وسط]]
دست سانی یک ذره، مفهومی انتزعی تر است و اینگونه تعیین می شود که آیا ذره به یک نمایش چپ دست یا راست دست در[http://en.wikipedia.org/wiki/Poincar%C3%A9_group گروه پوانکاره [2<nowiki>]</nowiki>] تبدیل می شود. (هر چند، برخی نمایش ها، مانند [[اسپینورهای دیراک]]، هر دو مؤلفه راست دست و چپ دست را دارا هستند؛ در موارد این چنینی، می توانیم [[عملگرهای تصویر]] را تعریف کنیم که هم مؤلفه راست و هم مؤلفه چپ را تصویر کنند و هم سهم چپ دستی و راست دستی را ارائه دهند.<br />
دست سانی در ذرات بدون جرم- مانند [[فوتون]]، [[گلوئون]]، (و به طور فرضی) [[گراویتون]]- مشابه مارپیچگی است. یعنی یک ذره بدون جرم، صرف نظر از دیدگاه ناظر، از دیدگاه اسپین در راستای محور حرکت دیده می شود.<br />
دست سانی در ذرات دارای جرم- همچون [[الکترون]] ها، [[کوارک]] ها و [[نوترینو]] ها- متمایز از مارپیچگی است. در مورد اینگونه ذرات، ناظر ممکن است به دستگاه مرجعی برود که از ذره در حال چرخش، سبقت می گیرد. در این حالت به می رسد که ذره به سمت عقب حرکت می کند و مارپیچگی آن ( که ممکن است ‘دست سانی ظاهری’ به نظر برسد) معکوس خواهد شد.<br /> یک ''ذره بدون جرم''، با [[سرعت نور]] حرکت می کند. لذا یک ناظر واقعی (که همواره باید با سرعتی کمتر از [[سرعت نور]] حرکت کند) نمی تواند در هیچ دستگاه مرجعی که ذره در راستای عکس جهت نسبی اش به نظر می رسد، قرار داشته باشد، بدین معنا که تمامی ناظران واقعی، دست سانی یکسانی را مشاهده می کنند.بنابراین، جهت اسپین ذرات بدون جرم، مستقل از [[تبدیلات لورنتس]] (تغییر زاویه دید) در راستای حرکت ذره می باشد و علامت تصویر (مارپیچگی) برای تمام دستگاه های مرجع ثابت است: ''مارپیچگی، یک ثابت نسبیتی است.
با کشف [[نوسان نوترینو]]، که نشان از ''جرم دار بودن نوترینو'' دارد، تنها ذره بدون جرم مشاهد شده، [[فوتون]] می باشد. همچنان انتظار می رود که [[گلوئون]] نیر بدون جرم باشد، گرچه حدس بی جرم بودن آن هنوز به درستی امتحان نشده است. لذا این دو ذره ، تنها ذرات شناخته شده تا به حال هستند که مارپیچگی و دست سانی آنها ممکن است با هم یکسان باشد. و تنها یک ذره ([[فوتون]]) است که این مورد با آزمایش برایش به اثبات رسیده است.تمامی دیگر ذرات مشاهده شده دارای جرمند، لذا می توانند در دستگاه های مرجع مختلف، مارپیچگی های متفاوتی داشته باشند. هنوز این امکان وجود دارد که ذراتی که تاکنون مشاهده نشده اند، مانند [[گراویتون]]، بدون جرم باشند، پس مثل [[فوتون]] از مارپیچگی ثابتی برخوردارند.▼
''
▲با کشف [[نوسان نوترینو]]، که نشان از ''جرم دار بودن نوترینو'' دارد، تنها ذره بدون جرم مشاهد شده، [[فوتون]] می باشد. همچنان انتظار می رود که [[گلوئون]] نیر بدون جرم باشد، گرچه حدس بی جرم بودن آن هنوز به درستی امتحان نشده است. لذا این دو ذره ، تنها ذرات شناخته شده تا به حال هستند که مارپیچگی و دست سانی آنها ممکن است با هم یکسان باشد. و تنها یک ذره ([[فوتون]]) است که این مورد با آزمایش برایش به اثبات رسیده است.تمامی دیگر ذرات مشاهده شده دارای جرمند، لذا می توانند در دستگاه های مرجع مختلف، مارپیچگی های متفاوتی داشته باشند. هنوز این امکان وجود دارد که ذراتی که تاکنون مشاهده نشده اند، مانند [[گراویتون]]، بدون جرم باشند، پس مثل [[فوتون]] از مارپیچگی ثابتی برخوردارند.<br />
==نظریات دست سانی==
تنها [[فرمیون]] های چپ دست هستند که با یکدیگر [[برهم کنش ضعیف]] دارند. در بیشتر موقعیت ها، دو [[فرمیون]] چپ دست بسیار قوی تر از دو [[فرمیون]] راست دست یا [[فرمیون]] های متضاد، با یکدیگر برهم کنش می کنند که نشان از ترجیح جهان به دست سانی چپ-گونه است و تقارن دیگر نیروهای طبیعت را نقض می کند.
دست سانی یک [[فرمیون دیراک]] Ψ بوسیله عملگر
یکی از عمده دلایل سردرگمی، بدلیل تلفیق عملگر تصویر و عملگر [[مارپیچگی]] است. از آنجا که مارپیچگی ذرات دارای جرم وابسته به انتخاب دستگاه مرجع است، ممکن است اینگونه به نظر رسد که این ذرات بر اساس تنها یکی از دستگاه های مرجع، با نیروی ضعیف بر هم کنش خواهند کرد، نه بر اساس دستگاهی دیگر. رفع این تناقض در آنجاست که تنها برای ذرات بدون جرم، عملگر دست سانی و عملگر مارپیچگی با هم برابرند و علت آن نیز، عدم وابستگی مارپیچگی اینگونه ذرات به انتخاب دستگاه است. اما برای ذرات دارای جرم، دست سانی و مارپیچگی مشابه یکدیگر نیستند، پس در برهم کنش ضعیف هیچ وابستگی ای به مرجع وجود ندارد: ذره ای که با نیروی ضعیف بر هم کنش می کند، در هر دستگاهی چنین است.<br />
یک نظریه دست سان، نظریه ای است که در میان دست سانی ها، نامتقارن باشد. حال آنکه یک نظریه غیر دست سان (مثلآ تقارن پاریته) گاهی نظریه برداری نامیده می شود. بیشتر بخش های مدل استاندارد فیزیک، غیر دست سان هستند که ممکن است به دلیل مشکلات ناشی از لغو آنومالی () در نظریات دست سانی باشد. کرومودینامیک کوانتومی () مثالی از یک نظریه برداری است. چرا که دست سانی های همه کوارک ها در این نظریه ظاهر می شود و به طریق یکسانی هم با یکدیگر جفت می شوند.
نظریه الکتروضعیف که در سال های میانی قرن بیستم گسترش یافت، مثالی از یک نظریه دست سان است. در ابتدا فرض می شد که نوترینوها ذرات بدون جرمی هستند و تنها نوترینوهای چپ دست (علاوه بر مکمل هایشان: آنتی نوترینوهای راست دست) وجود دارند. پس از مشاهده نوسانات نوترینو، که نشان از جرم دار بودن نوترینوها (همانند دیگر فرمیون ها) داشت، نظریه های تصحیح شده بر هم کنش الکتروضعیف، اکنون شامل هم نوترینوهای راست دست و هم نوترینوهای چپ دست می شوند. در هر حال، انظریه الکتروضعیف همچنان یک نظریه دست سان است و در توافق با تقارن پاریته نیست.
| |||