カイラリティとヘリシティ
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/02/12 09:01 UTC 版)
「カイラリティ」の記事における「カイラリティとヘリシティ」の解説
「ヘリシティー (素粒子)」も参照 ある粒子について、スピンの方向が運動の方向と同じであるならヘリシティは右巻きである。粒子のスピンの方向と運動の方向が逆向きの場合は、その粒子のヘリシティは左巻きである。回転に対する慣習により、時計が前方方向に進んでいるとすると、その針の回転は左巻きのヘリシティを持つ。数学的に、粒子のヘリシティはスピンベクトルの運動量ベクトルへの射影の符号である。このとき、左巻きは負、右巻きは正である。 粒子のカイラリティはより抽象的である。それは、粒子の数学がポアンカレ群の右巻き表現か左巻き表現かによって決定される。（しかしながら、ディラック・スピノルのようないくつかの表現は、右巻きと左巻き両方の成分を持つ。このような場合、右巻きまたは左巻きのどちらかの成分を射影する射影演算子を定義し、表現の右巻きと左巻きの割合を議論することができる。） 質量のない粒子の場合 —光子、グルーオン、そして（仮説上の）重力子など—；カイラリティはヘリシティーと同一である。ある与えられた質量0の粒子のスピンの向きは、観測者の視点に関わらず運動の進む軸と同じ方向である。 質量がある粒子の場合 —電子、クォーク、そしてニュートリノなど—；カイラリティおよびヘリシティーは区別する必要がある。これらの粒子の場合、観測者の座標系をスピンしている粒子を追い越す基準座標系へと変えることが可能であり、この座標系では観測者に対する粒子の相対的な運動の方向は後ろ向きになるため、ヘリシティ（これは'見かけ上のカイラリティ'と見なすべきであろう）が反転される。 質量のない粒子は光速で運動するので、光速以下でしか運動することのできない現実の観測者はこの粒子と運動の相対方位が逆転する基準座標系にいることはできない。つまり、すべての現実の観測者にとって可能などの基準座標系から見ても、この粒子のカイラリティは同じに見える。このため、質量0の粒子のスピンの向きは粒子の運動の方向のローレンツブースト（視点の変更）によって影響されず、その射影の符号（ヘリシティ）は慣性系によらず固定されている。よって、そのヘリシティは相対論的不変量である。 ニュートリノが質量を持つことを意味するニュートリノ振動の発見により、観測されている粒子の中で質量を持たないものは光子だけとなった。グルーオンも質量を持たないと見込まれているが、その仮定は未だ確実な検証がなされていない。それゆえ、カイラリティとヘリシティが同一な既知の粒子は現在のところ二種類であり、そのうち一つのみがこの事実が確証されていることになる。他の全ての観察されている粒子は質量を持っているため、慣性系によっては異なるヘリシティを持つ。重力子のような未発見の粒子が質量を持っていないことはあり得るので、その場合、その粒子のヘリシティは光子と同じく不変となる。
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