¿Cómo contribuyen fraccionariamente los momentos angulares de espín/orbital de los partones a la estructura de espín del nucleón?

El espín del quark es (casi*) inequívoco, pero las otras tres contribuciones al momento angular total resultan ser dependientes del calibre. Excepto por ciertas proyecciones especiales en ciertos límites de momento, no es posible observar el espín del gluón, el momento angular orbital del gluón y el momento angular orbital del quark por separado. Al realizar una transformación de calibre, se mezclan estos términos.

Sin embargo, cualquier suma de operadores que obedezcan las relaciones de conmutación del momento angular obedecen las mismas relaciones de conmutación; por lo tanto, la suma representa una forma de momento angular. Por lo tanto, el momento angular total se cuantifica de la misma manera que todos los momentos angulares, en múltiplos enteros o semienteros de$\hbar$. Dado que el hamiltoniano de interacción fuerte general es invariante en rotación, sus estados propios pueden convertirse en estados propios simultáneos del operador de momento angular total. Un nucleón es un estado propio fuerte con momento angular total$\frac{1}{2}$. A$\Delta^{++}$tiene momento angular total$\frac{3}{2}$. A$\pi^{0}$, compuesto por solo dos cuantos de campo de quarks (un quark y un antiquark) tiene un momento angular total$0$.

*Resulta que las correcciones cuánticas (la anomalía quiral) incluso hacen que el esquema de espín total de los quarks dependa. El espín depende del grado de polarización del campo de gluones.

Así es como se ve realmente un protón en Quantum Chromo Dynamics, QCD, cualitativamente, una instantánea.

Todos estos números cuánticos de quarks y antiquarks suman 1, el número bariónico del protón.

Evidentemente, poder calcular que el espín del protón suma 1/2 es una tarea que debe cumplir un cálculo de QCD. El 1/2 del espín es una condición de contorno igual que el 1 para el número bariónico, pero eso es más fácil de probar porque habrá igual número de quarks y antiquarks en el mar excepto 3 de valencia, que también están acotados. por la conservación de la carga y, por lo tanto, la elección única de uud. Los momentos angulares son una tetera diferente, ya que los orbitales tomarán varios valores que deben integrarse de alguna manera.

AFAIK Lattice QCD tiene algunos éxitos en el cálculo de masas para bariones y está tratando de obtener el giro.

dice en la página 6 de un documento de resumen ::

por lo que la pregunta sobre la contribución del otro ∼50% al espín del nucleón sigue abierta

en las conclusiones dice:

La reproducción de las cantidades de referencia de nucleones abrirá el camino para proporcionar predicciones fiables para otros observables de hadrones, como cargas axiales y factores de forma de hiperones y bariones encantados. Además, se están desarrollando métodos apropiados para estudiar los estados excitados, las resonancias y las desintegraciones, con buenas perspectivas de proporcionar información sobre la estructura de los hadrones y datos que son cruciales para la búsqueda experimental de nueva física.

Parece que se está trabajando para obtener un cálculo consistente de las propiedades de los nucleones.