¿Es un fotón técnicamente un conjunto de dos partículas?

Al observar la clasificación de partículas sin masa, se encuentra que existe el número cuántico (semientero) "helicidad" h . para cada posible h hay un cierto tipo de partícula. en el caso de la h = 1 representación es el fotón que agrupamos junto con el h = − 1 rep (debido a la invariancia de paridad de la interacción electromagnética). Entonces, ¿el fotón que usamos en el modelo estándar es en realidad un conjunto de dos partículas fundamentales distintas?

La helicidad (relacionada con el espín) es otra forma de ver la polarización de los fotones. Un fotón puede tener una u otra helicidad, o incluso una combinación de ambas (superposición cuántica). En cualquier caso, todos ellos representan un solo tipo de partícula, un fotón.

Respuestas (1)

Bueno, depende de cómo definas "partícula fundamental distinta".

Si insiste en que la clasificación de Wigner es lo que define a una partícula, es decir, "partícula = representación unitaria irreducible del grupo de Lorentz/Poincare", entonces el fotón son dos partículas, como usted dice.

Pero, más comúnmente, no miramos las partículas de esta manera: las partículas surgen como los estados creados por los modos de un campo cuántico libre, ya cada campo le corresponde una partícula. El fotón (con cualquier helicidad) es el cuanto del campo de calibre electromagnético.

Dado que nada distingue a los "dos fotones" excepto la helicidad, decir que hay dos fotones distintos es probablemente más confuso que útil.

Este es otro aspecto que me confunde: si tomamos "tu" posición e igualamos partícula = modo de campo cuántico libre, entonces en el caso del fotón nos fijamos en el operador de campo A m ( X ) del campo EM que no nos dice nada sobre los posibles estados de polarización. De hecho, solo observando las repeticiones de Wigner vemos que hay dos ( h = ± 1 ) polarizaciones y los dos componentes restantes de los cuatro vectores A m tienen que ser eliminados por transformaciones de calibre.
@quantumorsch: Eso no es cierto. Tanto el procedimiento de cuantificación BRST como la cuantificación Gupta-Bleuler eliminan las polarizaciones no físicas al imponer la unitaridad/positividad de la norma en el espacio de Hilbert "ingenuo", o directamente al definir el espacio físico de Hilbert como la cohomología del operador BRST. No necesita conocer la clasificación de Wigner para concluir que un campo de calibre en d dimensiones tiene d − 2 polarizaciones.
He luchado por encontrar una definición concisa de una partícula que nos permita contar 17 partículas en el modelo estándar: decir "cosas con masa distinta" agrupa los gluones con el fotón; "cosas con acoplamientos distintos" hace que los fermiones zurdos y diestros sean distintos; "cosas con masa distinta y cargas que no se pueden transformar entre sí a través de una simetría global" no es realmente muy conciso...
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