Ce este spinul unei particule?

[Virgil]

Aici nu este vorba de masa de repaus, ci de masa de miscare care poate fi cat masa de repaus a doi protoni (pion zero de mare energie). Protonul si anti protonul nu sant produse finite, ci produse intermediare, care uneori se mai numesc"stari virtuale".
Dar intrebarea mea era alta. desigur spinul se conserva, asta inseamna ca spinul cuantei gama poate fi cu plus sau minus unu, in timp ce spinul protonului este plus minus 1/2, daca se stie ceva despre trecerea de la 1/2 la 1, in timp ce particula trece in cuanta, si inca ceva, stiind ca nucleonii sant protagonistii fortelor tari, ce se intampla la dezintegrarea lor in cuante gama electromagnetice, sa inteleg ca acestea stau si la baza producerii fortelor tari, cat si a fortelor electromagnetice?

[Adi]

Aici nu este vorba de masa de repaus, ci de masa de miscare care poate fi cat masa de repaus a doi protoni (pion zero de mare energie). Protonul si anti protonul nu sant produse finite, ci produse intermediare, care uneori se mai numesc"stari virtuale".

De acord. Starile intermediare trebuie sa respecte legile de conservare pentru numere cuantice, totusi.

Dar intrebarea mea era alta. desigur spinul se conserva, asta inseamna ca spinul cuantei gama poate fi cu plus sau minus unu, in timp ce spinul protonului este plus minus 1/2,

Corect.

daca se stie ceva despre trecerea de la 1/2 la 1, in timp ce particula trece in cuanta,

Nu inteleg ce vrei sa spui. Particula este tot o cuanta. Toate particulele sunt cuante. Te referi ca particula trece in lumina? Pai nu stiu daca se poate, tu afirmi asta, nu eu. O particula trece in altele in asa fel incat sa se respecte conservarea numerelor cuantice, plus conservarea energiei si impulsului.

si inca ceva, stiind ca nucleonii sant protagonistii fortelor tari, ce se intampla la dezintegrarea lor in cuante gama electromagnetice, sa inteleg ca acestea stau si la baza producerii fortelor tari, cat si a fortelor electromagnetice?

Nu stiu de cazuri cand un proton se dezintegreaza in fotoni si doar atat. Nu cred ca asa ceva este posibil. Exista o lege a conservarii numarului barionic, adica cate particule de tipul protonului intra intr-o reactie, tot atatea si ies.

[Virgil]

Reactia aceasta de dezintegrare a pionului zero am luat-o dintr-o carte nu am inventat-o eu. "Neutrinul si rolul lui in fizica astronomie si cosmologie" de T. Toro.
Tu stii f.bine care este deosebirea dintre cuanta si particula, dar se pare ca nu este un raspuns clar la intrebarea mea referitor la modificarea spinului cand particula se dezintegreaza in unda. acelasi lucru se intampla si la perechea electron pozitron, numai ca aici dezintegrarea se produce in apropierea unui nucleu greu care preia, sau cedeaza diferenta rezultata din modificarea momentului cinetic. Cat priveste dezintegrarea protonilor, poate intr-adevar mai exista si alte produse in afara de cuante gama dar la vremea respectiva nu erau puse in evidenta. Nu am gasit un bilant energetic al acestei reactii ca sa-mi dau seama daca ce intra este egal cu ce iese din reactie. Daca totusi nucleonii se dezintegreaza in cuante gama in final, inseamna ca fortele tari sant produse tot de campul electromagnetic, dar in alte conditii.

[HarapAlb]

... se pare ca nu este un raspuns clar la intrebarea mea referitor la modificarea spinului cand particula se dezintegreaza in unda. acelasi lucru se intampla si la perechea electron pozitron...

Virgil spinul particulelor finale poate sa fie diferit de cel al particulelor initiale astfel incat suma tuturor momentelor cinetice si de spin sa fie aceeasi. De exemplu, anihilarea electron-pozitron: [tex]e^{+} + e^{-} \rightarrow 2\gamma[/tex] In cazul asta anihilarea are loc cand suma totala a momentelor de spin este zero, atat inainte cat si dupa anihilare: [tex]- 1/2 + 1/2 = 0 = -1 + 1[/tex]. Nu este corect sa te gandesti ca se transforma spinul [tex]\pm 1/2[/tex] intr-un spin [tex] \pm1[/tex], ci ca dispar niste particule si apar altele cu proprietati diferite.

Posteaza dezintegrarea lui [tex]\pi^{0}[/tex] ca sa vedem despre ce e vorba.

[Virgil]

Citez din carte;" De asemenea, este cunoscut si procesul de dezintegrare a pionului neutru de mare energie intr-o pereche de proton-antiproton, care pe urma se anihileaza in doua cuante gama." urmeaza schema de dezintegrare.
Nu stiu sa scriu relatii pe acest post, dar;   Pi,zero, sageata, antiproton+proton, sageata, 2 gama;

[Adi]

O sa incerc sa ma documentez daca un [tex]\pi_o \rightarrow p\bar{p}[/tex]

[Adi]

O sa incerc sa ma documentez daca un [tex]\pi_o \rightarrow p\bar{p}[/tex]

Stiu ca regulile forumului interzic postarea in engleza, o sa formulez un pic mai tarziu in romana, acum ma grabesc mult si ma gandesc ca Virgil vrea rezultatul. Uite ce mi-a raspuns un coleg de la McGill care este pe teoria fizicii particulelor (eu sunt pe experimental).

- vezi tradurea in romana mai jos

[Virgil]

Multumesc si astept traducerea daca se poate si totodata si alte pareri.
Harap Alb; Intradevar spinul se conserva, dar are cineva idee cum se produc aceste "operatii chirurgicale"? Nu ar trebui si aici sa apara un boson intermediar?

[Adi]

Multumesc si astept traducerea daca se poate si totodata si alte pareri.
Harap Alb; Intradevar spinul se conserva, dar are cineva idee cum se produc aceste "operatii chirurgicale"? Nu ar trebui si aici sa apara un boson intermediar?

Imediat vine traducerea. Eu am pus-o sperand ca stii engleza si o citesti asa, dar o sa scot ce este in engleza dupa ce pun traducerea. Da, acei protoni si antiprotoni ar fi particule virtuale intermediare. Da, cred ca ar aparea bozoni intermediari (gluoni) pentru a produce perechile de protoni si antiprotoni din pioni.

[Adi]

Iata traducerea:

Un pion neutru nu poate sa dezintegreze intr-o stare finala de pereche de proton-antiproton pentru ca pur si simplu nu are suficienta masa. Nu ajuta cu nimic sa accelerezi pionul sa ii dai mai multa energie, pentru ca ceea ce conteaza este masa invarianta (masa de repaus a pionului).

Dar iti poti imagina un proces care sa aiba perechea de proton-antiproton ca si particule virtuale intermediare, precum in procesul

[tex]\pi_0 \to p*\bar{p}* \to 2\gamma [/tex] (1)

sa fie permis. Totusi, intrebarea reala este daca (1) poate fi vazuta din punct de vedere experimental. Raspunsul este ca nu, pentru ca perechea virtuala de proton-antiproton nu este neceara pentru ca aceasta dezintegrare sa aiba loc. In schimb, va avea loc dezintegrarea directa

[tex]\pi_0 \to 2\gamma[/tex] (2)

In cel mai bun caz, procesul (1) poate fi vazut ca o corectie cuantica minora pentru procesul efectiv (2), dar nici aceasta nu este foarte util, caci nu exista nici o metoda experimentala pentru a distinge intre aceste doua stari. Numai procesul (2) poate fi observat experimental.

Conform cartuliei PDG (n.t. Particle Date Group, PDG, este biblia fizicii particulelor, cuprizand toate dezintegarile posibile de particule cunoscute si ce se afla gratuit pe internet), procesul (2) este procesul dominant de dezintegare a pionului neutru, avand loc in 98% din cazuri.

***
Traducere realizata de Adi dupa explicatia ofera de colegul sau Simon Caron-Huot. Sper ca ea raspunde la intrebarea lui Virgil.

[Virgil]

Multumesc foarte mult Adi, pentru efortul depus, probabil ca cel care a scris cartea nu s-a documentat suficient, sau poate asa se credea la data aceia, anul 1969 cand a fost editata cartea. Mai am totusi o nelamurire, daca protonii nu se pot dezintegra in cuante gama, de ce exista lungimea de unda Compton determinata pentru aceste particule? S-au Compton a calculat-o din exces de zel prin comparatie cu electronul?

[Adi]

Lungimea de unda Compton este lungimea de unda a unui foton care ar avea energia egala cu energia de repaus a acelei particule (Wikipedia). Este o marime ce apare atunci cand fotonii si electronii se ciocnesc ca niste particule de biliard. A fost primul fenomen in care s-a demonstrat ca fotonii sunt chiar particule. Se aplica si cand se ciocnesc fotonii cu protoni, doar ca efectul ar fi mai mic, caci masa protonului ar fi de 2000 de ori mai mare. Dar nu vad de unde ai dedus ca un proton s-ar dezintegra in fotoni. Orice dezintegrare trebuie sa respecte niste legi de conservare cuantica, unele din ele fiind conservarea numarului de barioni si de sarcina electrica. Ambele ar fi vioalte daca un proton s-ar duce intr-un foton.

[Virgil]

Ideia asta mi-a venit in momentul cand am vazut dezintegrarea pionului zero. Acum am inteles ca nu a fost observata expermental asa cum am citit eu in carte.

[Adi]

Ma bucur ca am putut fi de ajutor. Fizica particulelor este un domeniu fascinant. Iti recomand una din cartile de popularizare ale ei. Sunt si in Romania multe traduse din engleza. De exemplu "Descoperirea particulelor elementare", de Stephen Weinberg.

[Virgil]

Multumesc pentru sugestie.