| электрон + позитрон --> три фотона |  |
| ОРИЕНТАЦИЯ СПИНА ФОТОНА |
Теоретически считается, что спин фотона
имеет только продольную ориентацию, но такая точка зрения не имеет
однозначного экспериментального подтверждения. Фотоны - это поперечные волны,
которые могут иметь следующие типы поляризации: эллиптическую, циркулярную
(круговую), линейную (плоскую). Направление момента количества движения у
поперечных возмущений всегда связано с поляризацией. Отсюда получается, что
спин фотона может иметь не только продольную ориентацию, которая связана с
круговой поляризацией.
«Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией
спина на направление движения (спиральностью) ±1. Этому свойству в
классической электродинамике соответствует круговая правая и левая
поляризация электромагнитной волны.»
http://ru.wikipedia.org/wiki/Фотон
С другой стороны, аннигиляцию электрона и позитрона с
образованием трех фотонов можно объяснить, если спины разлетающихся фотонов
ориентированы поперечно движению, только тогда не нарушается закон сохранения
кинетического момента системы, например, сохраняется векторная сумма моментов
до аннигиляции и после.
| электрон + позитрон --> три фотона | |
«... ортопозитроний аннигилирует в три гамма-кванта ...»
Физическая энциклопедия. ПОЗИТРОНИЙ.
Если спины всех фотонов ориентированы по направлению
движения (или против), сумма равна 0. Если спины двух фотонов - по
направлению движения и один - против (или, соответственно, наоборот), сумма
равна 2. Согласно закону сохранения момента количества движения системы,
после реакции должен сохраняться суммарный спин, равный 1, а такое возможно
только в том случае, когда спины разлетающихся фотонов ориентированы
поперечно движению (перпендикулярно плоскости разлета), например, у двух
фотонов - в одну сторону и у одного - в противоположную.
«Важнейшими законами сохранения, справедливыми для любых изолированных
систем, являются законы сохранения энергии, импульса, момента количества
движения, электрического заряда.»
Физический энциклопедический словарь. СОХРАНЕНИЯ
ЗАКОНЫ.
«Спин J связан со строгими законами сохранения момента
количества движения и поэтому является точным квантовым числом.»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
«Спин J - собственный момент импульса частицы, измеряется в
единицах h/2π и принимает
целые и полуцелые значения.»
Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф.
1996. С.540.
Так как распространяющиеся поперечные возмущения поля
могут иметь разные типы поляризации, можно предположить, что линейно
поляризованные фотоны имеют поперечную ориентацию спина, а циркулярно
поляризованные - продольную. Аналогия: линейно поляризованные возмущения,
распространяющиеся по натянутому шнуру, имеют поперечную ориентацию момента
количества движения, а циркулярно поляризованные - продольную. Все
поперечные возмущения переносят момент количества движения, ориентация
которого зависит от типа поляризации.
«Тем самым свойство правой или левой циркулярной поляризации присуще
отдельному фотону. ... Тем самым свойство линейной поляризации вдоль осей
Y или Z также присуще отдельному фотону.»
Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1999.
Т.3. С.16.
«... различают следующие типы поляризации поперечных синусоидальных
волн: эллиптическую, циркулярную (или круговую), линейную (или плоскую).»
Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000.
С.388.
«... перенося энергию и импульс, момент импульса; ...»
Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ.
Рассмотрим другой пример, когда аннигилируют электрон и
позитрон с образованием двух фотонов.
«... парапозитроний аннигилирует в два гамма-кванта ...»
Физическая энциклопедия. ПОЗИТРОНИЙ.
Если после аннигиляции спины фотонов ориентированы по
направлению движения или против, то в этом случае нарушается закон
сохранения момента количества движения, так как система из электрона и
позитрона имела нулевой момент количества движения, а после аннигиляции
система из двух фотонов имеет момент количества движения, не равный нулю во
всех случаях, кроме одного, когда пара электрон и позитрон до аннигиляции
покоилась относительно наблюдателя. Для наглядности рассмотрим крайний
случай, когда пара электрон и позитрон движется со скоростью, близкой к
скорости света. После аннигиляции два фотона, согласно закону сохранения
импульса, будут двигаться в том же направлении, в котором двигались электрон
и позитрон и, если спины фотонов ориентированы по направлению движения или
против, то в сумме момент количества движения будет не равен нулю.
-->
электрон + позитрон -->
два фотона
наблюдатель
-->
Еще один пример. Известно, что
гравитация не влияет на момент количества движения и не может изменить
направление спина (гироскоп сохраняет свое направление), но под действием
гравитации фотон может изменить направление движения (гравитационная линза).
Поэтому, если считать, что спин фотона был направлен по направлению движения,
то после действия на него гравитации направление движения фотона может
измениться и уже не будет совпадать с направлением спина. Это же относится и
к другим частицам, включая нейтрино, для которого также ошибочно считается,
что его спин всегда направлен по направлению движения или против. Спин - это
момент количества движения и он никак не связан с направлением движения
частицы. Поля могут изменять направление движения частицы, но это никак не
влияет на направление спина. На этом принципе построены все гироскопы.
Подведем итог. Постулат о том, что фотон может находиться только в двух
спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью)
±1, является неверным.
 |
 |
 |
