Физика элементарных частиц материи - страница 15

/_>2, Спин и К-мезонов – 0, Спин фотона равен 1. Хотя у фотона (как и у нейтрино) нельзя измерить собственный момент количества движения, т. к. нет системы отсчёта, в которой фотон покоится, однако в квантовой электродинамике доказывается, что полный момент фотона в произвольной системе отсчёта не может быть меньше 1; это даёт основание приписать фотону Спин 1. Наличие у нейтрино Спин ^>1/_>2 вытекает, например, из закона сохранения момента количества движения в процессе бета-распада. Проекция Спин на любое фиксированное направление z в пространстве может принимать значения J, J – 1, …, – J. Т. о., частица со Спин J может находиться в 2J + 1 спиновых состояниях (при J = ^>1/_>2 – в двух состояниях), что эквивалентно наличию у неё дополнительной внутренней степени свободы. Квадрат вектора Спин, согласно квантовой механике, равен ћ^>2J(J+1). Спин частиц однозначно связан с характером статистики, которой подчиняются эти частицы. Как показал Паули (1940), из квантовой теории поля следует, что все частицы с целым Спин подчиняются Бозе – Эйнштейна статистике (являются бозонами), с полуцелым Спин – Ферми – Дирака статистике (являются фермионами). Для фермионов, например электронов, справедлив принцип Паули, для бозонов он не имеет силы. В математический аппарат нерелятивистской квантовой механики Спин был последовательно введён Паули, при этом описание Спин носило феноменологический характер. В действительности Спин частицы это релятивистский эффект (что было доказано П. Дираком). Спин это изобретение квантовой теории для объяснения наличия магнитного потока в атоме и различных частицах.[Вик. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D0%BD].А существует ли вращение элементарных частиц? Давайте рассмотрим такой простейший опыт. В «Оптике» есть закон отражения света. Он гласит, что падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к границе двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; угол отражения равен углу падения. Ели бы луч света состоял из вращающихся в различные стороны квантов, то при контакте с отражающей поверхностью эти кванты разлетались бы в разные стороны и луч света превратился бы в пузырь света. Если бы луч света состоял из квантов, вращающихся в противоположные стороны перпендикулярные направлению их движения, то после контакта с отражающей поверхностью луч света бы раздвоился на два луча. Но ни того ни другого не происходит. Свет отражается по закону отражения, демонстрируя этим, что луч света состоит из невращающихся частичек (квантов), обладающих упругостью, но не обладающих вращением. Таким образом, всеми признаётся, что фотон обладает электрическим и магнитным монополями. Эксперименты Комптона показали, что энергия и импульс в элементарных процессах сохраняются всегда. Его расчёты изменения частоты падающего фотона в комптоновском рассеянии выполняются с точностью до 11 знаков. Одним из экспериментов, подтверждающим квантование поглощения света, стал опыт Вальтера Боте, проведённый им в 1925 году. В этом опыте тонкая металлическая фольга облучалась рентгеновским излучением (фотонами) низкой интенсивности. При этом фольга сама становилась источником слабого вторичного излучения. Исходя из классических волновых представлений, это излучение должно распределяться в пространстве равномерно во всех направлениях. В этом случае два счётчика, находившиеся слева и справа от фольги, должны были фиксировать его одновременно. Однако результат опыта оказался прямо противоположным: излучение фиксировалось либо правым, либо левым счётчиком и никогда обоими одновременно. Следовательно, поглощение и отражение идёт отдельными квантами. Опыт, таким образом, подтвердил исходное положение фотонной теории излучения, и стал, тем самым, ещё одним экспериментальным доказательством квантовых свойств излучения.