Cuando una partícula gira en la misma dirección que su impulso, tiene helicidad derecha y helicidad izquierda en caso contrario. Los neutrinos, sin embargo, tienen algún tipo de helicidad inherente llamada quiralidad. Pero pueden tener cualquiera de las dos helicidades. ¿En qué se diferencia la quiralidad de la helicidad ?
A primera vista, la quiralidad y la helicidad parecen no tener relación entre sí. La helicidad, como dijiste, es si el giro está alineado o antialineado con el impulso. La quiralidad es como tu mano izquierda contra tu mano derecha. Es solo una propiedad que los hace diferentes entre sí, pero de una manera que se invierte a través de una imagen de espejo: su mano izquierda se ve igual que su mano derecha si la mira en un espejo y viceversa. Sin embargo, si haces los cálculos, descubres que están vinculados. La helicidad no es una propiedad inherente de una partícula debido a la relatividad. Suponga que tiene una partícula masiva con espín. En un cuadro, el impulso podría alinearse con el giro, pero solo podría impulsar a un cuadro donde el impulso apuntaba en la otra dirección (el impulso significa mirar desde un cuadro que se mueve con respecto al cuadro original). Pero si la partícula no tiene masa, viajará a la velocidad de la luz, por lo que no puedes pasarla. Entonces no puedes cambiar su helicidad cambiando marcos. En este caso, si es "diestro quiral", tendrá helicidad dextrógira. Si es "quiral zurdo", tendrá helicidad zurda. Entonces, la quiralidad al final tiene algo que ver con la helicidad natural en el límite sin masa.
Tenga en cuenta que la quiralidad no es solo una propiedad de los neutrinos. Es importante para los neutrinos porque no se sabe si existen ambas quiralidades. Es posible que solo existan neutrinos zurdos (y solo antineutrinos diestros).
La helicidad es fácil de definir; la quiralidad es más sutil.
La helicidad de una partícula es la proyección normalizada del espín en la dirección del impulso. Si el giro es más en la misma dirección del impulso que en su contra, entonces la helicidad es positiva; de lo contrario es negativo.
La quiralidad tiene que ver con la forma en que las propiedades de la partícula se transforman cuando se describen con respecto a un marco de referencia inercial u otro. La diferencia entre diestros y zurdos es como la diferencia entre 4 vectores contravariantes y covariantes, pero ahora estamos hablando de espinores. Para una semipartícula de espín sin masa, el espín y el impulso se pueden extraer de un solo espinor. Cuando uno transforma de un marco a otro, debe usar la transformación ordinaria de Lorentz para un espinor de mano derecha y la transformación inversa de Lorentz para un espinor de mano izquierda. Por lo tanto, la quiralidad es una propiedad intrínseca de tal partícula, pero cuya influencia solo se revela de esta manera sutil. Influye en cómo entra el espinor en la ecuación de Weyl, por ejemplo.
Las partículas masivas de medio espín, como los electrones, tienen su espín y su momento descritos por los espinores de Dirac, que están formados por dos espinores de Weyl, uno de cada quiralidad.
Lo que distingue a un neutrino (tratado aquí como sin masa) de un antineutrino es principalmente su quiralidad. Pero cada vez que un solo espinor de 2 componentes describe tanto el impulso como el espín, uno encuentra que la helicidad para tal partícula solo puede tomar un valor (y para la antipartícula toma el valor opuesto). Entonces, la helicidad y la quiralidad tienen el mismo valor, pero eso no significa que sean la misma cosa.
Cuando un determinado tipo de partícula solo puede tener una helicidad, se tiene una situación que no respeta la simetría de paridad (espejo-reflexión). Esto está en el centro de la ruptura de la invariancia de paridad por parte de la fuerza débil.
La quiralidad y la helicidad son exactamente lo mismo en el límite sin masa. Con esto quiero decir que cualquiera de los términos se puede usar indistintamente en el límite sin masa (recuerde que una condición para las partículas sin masa es que necesariamente se muevan a una velocidad c). Y sí, tiene razón en que no hay un marco de referencia en el que hipotéticamente podamos impulsar más allá de, digamos, un fotón, y encontrar que la helicidad se ha invertido. Dicho esto, también existen partículas masivas con quiralidad definida . Esto tiene que ver con el giro y un proceso llamado interferencia cuántica . La explicación tiene sus raíces profundamente arraigadas en la comprensión de QM y la teoría de campos. Es largo aliento y matemático. pero es cruciala tener una comprensión completa del Modelo Estándar. ¡Búscalo e investiga! Y si tiene más preguntas, estaremos encantados de atenderle. Buena suerte.
La helicidad y la quiralidad no son lo mismo en el límite sin masa. No están relacionados. La helicidad es una propiedad física extrínseca relacionada con la alineación del espín y el impulso; la quiralidad está relacionada con interacciones débiles. La quiralidad es más parecida a la carga eléctrica o a una fuerte carga de color que al impulso.
Así es como yo lo veo...
... giros de partículas,
si la dirección del momento = dirección de giro, la helicidad es positiva, si la dirección del momento <> dirección de giro, la helicidad es negativa...
la quiralidad es complementaria a la helicidad en que...
si los elementos (cantidad de movimiento y espín) se invierten, se observa el mismo resultado, pero en dirección opuesta.
Marek