EMANの物理学 過去ログ No.6667 〜

 ● 光子のスピン

  投稿者:phys - 2009/03/31(Tue) 09:41  No.6667 
光子のスピンが1(3つの状態)というのは、
どういうことから得られるのでしょうか?

電子の場合はDirac.Eqの解や、シュテルンゲルラッハの実験など
からスピンが1/2(2つの状態)ということが分かりますが…

  投稿者:ppp - 2009/04/01(Wed) 15:57  No.6681 
光子スピンの大きさの量子数は確かに1ですが、質量零の粒子であるためにとれる状態は運動方向のスピン成分において±1の状態だけしか存在しません。スピン成分0の状態はないので、基本的に2準位系です。

一般に質量零スピンsの粒子の状態は、進行方向のスピン成分に関して±sの2状態しか存在しません。

光子のスピンは電磁場を量子化して得られる結果ではありますが、量子化に使う古典的平面波解の属性の反映でもありますので、古典的マクスウェル方程式の電磁波解でも理解できるはずです。

つまり電磁波には横波成分の2つのモードしかなく縦波成分がないという事実が、量子化で見ると±1成分の状態しかないことに対応すると思います。

まず場の理論における粒子のスピンの定義を確認されて、光子の話を勉強されてはいかがでしょうか。相対論的量子力学におけるウィグナーのリトル群(little group)関連の章に詳しく書かれていると思います。

ワインバーグの場の理論の教科書にも、そのような内容はカバーされていたと思います。
http://www.amazon.co.jp/%E3%83%AF%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%90%E3%83%BC%E3%82%B0%E5%A0%B4%E3%81%AE%E9%87%8F%E5%AD%90%E8%AB%96-1%E5%B7%BB-%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6%E5%8F%A2%E6%9B%B8-75-S-Weinberg/dp/4842702621/ref=pd_bxgy_b_text_b/378-3692706-0649758

第何巻に書いてあるかはわからないので、本屋とか図書館でご確認できればいいのですが。

もしかしたら九後さんのゲージ場の本
http://www.amazon.co.jp/%E3%82%B2%E3%83%BC%E3%82%B8%E5%A0%B4%E3%81%AE%E9%87%8F%E5%AD%90%E8%AB%96%E3%80%881%E3%80%89-%E6%96%B0%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%82%BA-%E4%B9%9D%E5%BE%8C-%E6%B1%B0%E4%B8%80%E9%83%8E/dp/4563024236
にもあったかもしれません。(記憶が曖昧ですみません。)