¿Las ondas de materia son transversales y pueden polarizarse?

Las diferentes polarizaciones posibles de una "onda de partículas de materia" corresponden a los diferentes grados de libertad posibles del campo cuántico que describe la "partícula".

Para un fotón, tenemos 2 polarizaciones posibles (por ejemplo: polarización vertical, polarización horizontal). Para un electrón, tenemos también 2 polarizaciones posibles (por ejemplo: zurdo, diestro). Para el positrón, tenemos también las mismas 2 polarizaciones posibles, y todo el campo cuántico de Dirac electrón/positrón describe 4 polarizaciones posibles.

Sin embargo, la transversalidad tiene que ver con una condición espacio-temporal precisa, y esta noción solo está disponible para algunas representaciones de Lorentz. Se escribirá una relación transversal:$\vec k.\vec \epsilon_\lambda (k) = 0$. Sin embargo, suponga que la representación de Lorentz del campo es un "vector", lo cual es (aproximadamente) cierto para el campo de fotones, pero falso para el campo de Dirac electrón/positrón. En este último caso, la representación es un bi-espinor, por lo que no se puede obtener una relación de transversalidad directamente entre el impulso$\vec k$y un bi-spinor como$u(\lambda, \vec k), v(\lambda, \vec k)$(tendrá que involucrar cantidades bilineales (cuadráticas) basadas en bi-espinores para obtener "vectores").

De la misma manera, la noción de onda longitudinal$\vec k$paralelo a$\vec \epsilon_\lambda (k)$, es un disparate en el caso del campo de Dirac.

Responderé a esto:

¿Por qué entonces se define la frecuencia para las ondas de materia (en otras palabras, ¿cuál es su uso?)?

La frecuencia se define para las ondas electromagnéticas. Cuando se descubrió el fotón y la teoría le asignó una identidad de partícula elemental, a la par de los electrones y los protones (en la época) se encontró que la frecuencia de la onda electromagnética que estaba compuesta por muchas partículas coincidía con la energía del fotón. veces una constante E=h*nu . En este caso, no hay duda de por qué se utiliza la misma frecuencia.

Cuando se postuló que la materia en el micromundo actuaba como una onda, y mostró una frecuencia en el experimento de dos rendijas , la analogía con los fotones fue evidente, asumiendo que uno estaba construyendo un modelo de la naturaleza de manera unificada, y así De Broglie conectó la energía/momento de una partícula de materia a la longitud de onda observada. Funcionó como un modelo de primer nivel.

Cuando la mecánica cuántica se formalizó con sus postulados y sus ecuaciones, quedó claro que el patrón de difracción de las partículas (dimensiones mecánicas cuánticas), fotones, electrones, ... era una distribución de probabilidad que podía calcularse y predecirse por las condiciones de contorno en las soluciones de las ecuaciones. La probabilidad muestra patrones de interferencia.

Así, la identificación de la materia con una frecuencia permitió describir datos y predecir comportamientos futuros de manera unificada y concisa.

Su "uso" es similar a cualquier número fáctico sobre partículas a nivel cuántico: para describir datos existentes y predecir comportamientos futuros.

¡Creo que la onda de materia podría ser tanto longitudinal como transversal!

Incluso si, en este momento, cualquier científico en cualquier lugar demostró que es longitudinal o transversal, alguien más puede corregirlo en el futuro con este cambio: es tanto longitudinal como transversal.

Como sabemos en general, el concepto de onda de materia es solo la idea de la probabilidad de encontrar una materia en una posición particular como el cuadrado de la amplitud de la onda. Entonces, esta probabilidad es igualmente válida con una onda longitudinal o transversal.

Otro hecho que todos sabemos es que los pensamientos vienen primero y luego se transforman en acciones y resultados. Del mismo modo, podríamos decir que en el universo, el campo y las ondas pudieron ser los primeros existentes y luego vino la materia. Una onda es una perturbación que se produce en un medio y, por lo tanto, el propio campo podría ser el primer medio, con igual probabilidad para una onda longitudinal y transversal. Es posible que ambos no existan simultáneamente. Sin embargo, dado que la velocidad es demasiado alta, incluso si observamos el origen de la onda en sí, es posible que no podamos distinguir correctamente el retraso de tiempo de producción de estos dos tipos diferentes y podemos sentir que ambos existen simultáneamente.

Estos temas necesitan más investigación y estoy seguro de que solo los conceptos de física no serían suficientes para llegar al resultado: en física sabemos sobre los campos, las fuerzas y todo. Como ejemplo, sabemos que los campos similares de una carga o un imán se repelerán entre sí. No conocemos dos campos, interactuando entre sí, cambia su naturaleza (de atracción a repulsión oa la inversa) debido a las circunstancias o entorno. Sin embargo, todos sabemos que nuestros pensamientos y actitudes, que también no son más que campos, creados por las complejas neuronas y campos del cerebro, cambiarán la naturaleza. Lo mismo puede ser una cuestión de amor o atracción por la misma persona en un momento y puede ser una cuestión de odio en otro momento.

En lugar de avanzar en una sola rama de la ciencia, deberíamos pensar en investigaciones conjuntas de expertos de diferentes campos.