Hace poco leí una vieja noticia de física sobre el bosón de Higgs donde se observó que se descomponía en 2 fotones y me preguntaba por qué no se habría desintegrado en un solo fotón con la energía combinada de 2 fotones.
Ninguna partícula masiva puede decaer en un solo fotón.
En su marco de reposo , una partícula con masa tiene impulso . Si decae a un solo fotón, la conservación de la energía requeriría que la energía del fotón sea , mientras que la conservación del momento requeriría que el fotón mantuviera . Sin embargo, los fotones obedecen (que es el caso especial de para partículas sin masa). No es posible satisfacer todas estas restricciones a la vez. Las partículas compuestas pueden emitir fotones individuales, pero ninguna partícula masiva puede decaer en un fotón.
El bosón de Higgs tiene espín . Un fotón tiene espín . El momento angular total no puede cambiar en el decaimiento, por lo que un bosón de Higgs no puede decaer en un solo fotón, independientemente de la energía. Pero el momento angular total de dos fotones puede ser cero (porque sus giros pueden orientarse en direcciones opuestas), por lo que este modo de decaimiento puede conservar el momento angular.
Como se enfatiza en un comentario, la conservación del momento angular es solo una condición necesaria, no suficiente. Consulte la respuesta de Rob para obtener aclaraciones sobre esto.
qmecanico