Teorema de Landau-Yang

En mecànica quàntica, el teorema de Landau–Yang és una regla de selecció per a partícules que decauen en dos fotons reals. El teorema, que rep el seu nom dels físics teòrics Lev Landau i Chen Ning Yang que el van proposar, afirma que una partícula massiva amb espín 1 no pot decaure en dos fotons.[original 1][original 2]

Un fotó s'ha d'interpretar com una partícula amb espín 1, sense massa i sense graus interns de llibertat. El fotó és la única partícula coneguda amb aquestes propietats.

Les regles de selecció, indicant quines desintegracions són permeses i quines prohibides, i amb quina probabilitat els fotons tenen una polarització determinada, depenen de l'espín S i de la paritat P de la partícula que es desintegra:

Espín Paritat Polarització dels fotons de decaïment
de la partícula mare paral·lela ortogonal
transició prohibida
transició prohibida
transició prohibida

Conseqüències

El teorema té diverses conseqüències en física de partícules. Per exemple:

  • El mesó ρ no pot desintegrar-se en dos fotons, a diferència del pió neutre, que gairebé sempre decau en aquest estat final (98.8% de probabilitat).[1]
  • El bosó Z no pot decaure en dos fotons.
  • La desintegració del bosó de Higgs en dos fotons, observada amb la seva descoberta el 2012, indica que aquest bosó escalar no pot tenir espín 1.[2][3]

Referències originals

  1. Selection Rules for the Dematerialization of a Particle into Two Photons. Bibcode: 1950PhRv...77..242Y. DOI: 10.1103/PhysRev.77.242.
  2. The moment of a 2-photon system; Dokl. Akad. Nauk SSSR 60, 207–209, 1948.

Referències addicionals

  1. Particle Data Group. «Light Unflavored Mesons». [Consulta: 4 agost 2012].
  2. ATLAS collaboration. «Observation of a New Particle in the Search for the Standard Model Higgs Boson with the ATLAS Detector at the LHC». Submitted to Phys. Lett. B. [Consulta: 4 agost 2012].
  3. CMS collaboration. «Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC». Submitted to Phys. Lett. B. [Consulta: 4 agost 2012].