Поляризация частиц

Поляризация частиц, характеристика состояния частиц, связанная с наличием у них собственного момента количества движения — спина. Понятие П. ч. близко к понятию поляризации света. Последнее означает, в частности, что плоские световые волны с определёнными частотой, направлением распространения и интенсивностью могут отличаться расположением векторов напряжённостей электрического и магнитного полей в пространстве, т. е. поляризацией. Это свойство сохраняется и при квантовом описании света: фотон может обладать поляризацией.

  Частица с ненулевой массой покоя (электрон, ядро и др.) и спином J (в единицах постоянной Планка ) имеет 2J + 1 квантовых состояний, отвечающих различным ориентациям спина (различным значениям проекции спина на некоторое направление). Состояние частицы представляет собой суперпозицию этих состояний. Если коэффициент суперпозиции полностью определены («чистое» квантовое состояние), то говорят, что частица полностью поляризована. Если коэффициент суперпозиции определены не полностью, а заданы только некоторыми статистическими характеристиками («смешанное» состояние), то говорят о частичной поляризации. В частности, частица может быть полностью неполяризованной; это означает, что её свойства одинаковы по всем направлениям, как у бесспиновой частицы (с J = 0). В общем случае П. ч. определяет степень симметрии (или асимметрии) частиц в пространстве. Частицу называют поляризованной (в узком смысле слова), если характеристика её симметрии включает винтовую ось (как у вращающегося твёрдого тела или у циркулярно поляризованного света). Если такой оси нет, но нет и сферической симметрии, то П. ч. называют выстроенностью (пример — линейно поляризованный свет). П. ч. определяется в общем случае числом параметров, равным (2J + 1)² — 1.

  Частица с нулевой массой, например фотон, обладает только двумя состояниями, определяемыми её спином, а её поляризация определяется в общем случае тремя параметрами. Нейтрино с нулевой массой обладают особым свойством — они всегда полностью поляризованы в форме правой или левой циркулярной поляризации (см. Нейтрино).

  В. Б. Берестецкий.