¿Las partículas tienen una frecuencia de giro en hercios? Si es así, ¿qué son?

No

La frecuencia con la que un patinador gira depende de si extienden los brazos o los sostienen; el momento angular se conserva, la velocidad angular no. Entonces podría pensar que, dado que sabemos cuál es el momento angular de una partícula, todo lo que tenemos que aprender a calcular su velocidad angular es su distribución de masa. Para algunas partículas conocemos la distribución de carga (en bruto) pero para ninguna partícula elemental sabemos la distribución de masa . De hecho, para la mayoría de las partículas verdaderamente elementales , parece que no tienen una . Es decir, parecen ser partículas puntuales genuinas. Entonces, ¿cómo tienen un momento angular? No sé. Raro, ¿eh?

Lo que sabemos es cuán rápido las partículas con momentos magnéticos precesan en un campo magnético constante perpendicular a su giro. El muón positivo precesa a aproximadamente 0.01355 MHz por gauss de campo aplicado. Los protones, los neutrones y los núcleos variados son más lentos; Los electrones son aproximadamente 207 veces más rápidos. Esta es la base de la resonancia magnética nuclear (RMN), que a su vez es la base de la resonancia magnética (RM).

Spin se cuantaniza, propiedad relativista de una partícula, por lo tanto, generalmente se toma como un multiplicador de la mitad de la tabla constante.

Además, no puede usar Hertz aquí porque las partículas de qunatum no tienen radicales en el significado clásico habitual, además de que el giro no significa realmente que la partícula gira alrededor de algún eje, no hay rotación ni eje, solo podemos usar esto La interpretación intuitiva permite tener una visión muy aproximada y poco realista de lo que es girar, pero en realidad no hay nada similar en el macro mundo real y habitual para nosotros.

Los físicos no miden el giro cuántico en hercios, pero esta pregunta podría significar muchas cosas. Una versión de tl; dr sería que podemos medir la frecuencia de precesión y órbita, pero que, independientemente de que no conozca directorios de esas frecuencias para varias partículas, y para la mayoría de las cosas, especialmente aquellas que no tratan con resonancia magnética sino únicamente con física, El giro cuántico y los números azimutales son suficientes. Además, debemos tener en cuenta algunas consideraciones cuánticas e incluso relativistas importantes.


En física de partículas, describimos lo que se conoce como el giro cuántico de una partícula. Este es un tipo de momento angular intrínseco, que, de alguna manera, se comporta de manera muy similar al giro que pensaría en el día a día. Pero recuerde que estamos pensando en una escala de mecánica cuántica, por lo que no podemos pensar únicamente en términos de intuición y física clásica. Para ser un poco más explícito, una partícula con espín tiene un momento dipolar magnético, similar a una partícula cargada que rotaría con la electrodinámica clásica.

De todos modos, este “giro” se describe mediante un llamado número cuántico , de hecho es el número cuántico de giro [math] s [/ math]. Este número, para electrones, toma uno de dos valores: [matemática] \ frac {1} {2} [/ matemática] o [matemática] – \ frac {1} {2} [/ matemática].

Muchas veces verá que esto se describe como un giro hacia arriba y hacia abajo, que se representaría como flechas. (Esto será familiar para cualquiera que haya tomado un curso de química general)

Sin embargo, para las partículas generales, el número cuántico de rotación puede tomar cualquier valor [matemática] \ frac {n} {2} \; , \; n \ in \ mathbb {Z} [/ math]. Implícitamente, hay un factor de [math] \ hbar [/ math] en estos números, pero se dejan sin unidades, como a menudo se hace en física (las unidades SI de giro son las mismas que las de la constante de Planck, Joule-segundos o [math] \ mathrm {J} \ cdot \ mathrm {s} [/ math]).

Ahora, supongo que uno podría encontrar la frecuencia (angular) de una partícula, pero esto no se mediría en hercios, ya que probablemente optaríamos por radianes por segundo, para evitar confusiones con la frecuencia no angular. Además, no sé si hay mediciones fácilmente accesibles de esto para varias partículas. Hay una ecuación que describe lo que puede estar buscando en este sentido. Lo que quiero decir es que una partícula precesa con frecuencia angular

[matemáticas] \ omega = \ gamma \ textbf {B} [/ matemáticas]

donde gamma es la relación giromagnética (una relación de momento dipolar a momento angular) y [math] \ textbf {B} [/ math] es la magnitud del campo magnético (esto es independiente de la orientación y fue introducido por Larmor). Incluso hay una versión más exacta que tiene en cuenta algunos otros efectos relativistas. Sin embargo, lo importante, en la mayoría de los casos, es solo el número de giro.

Ahora, también está el número cuántico azimutal ℓ (cursiva “l”), que describe el momento angular orbital y toma valores enteros (en química este número describe “orbitales” o la forma de un electrón-orbital, por ejemplo ℓ = 0 es el s-orbital, que es esférico, y ℓ = 1 es el p-orbital, que es algo así como una forma de mancuerna). Pero, no creo que esto sea a lo que te refieres.

Algo de esto puede simplificarse si observa el modelo de Bohr del átomo, que a veces es algo correcto. Aquí encontrará que la frecuencia orbital de un electrón es aproximadamente [matemática] 2.9 \ veces 10 ^ {17} \; \ mathrm {hz} [/ math]. El cálculo para esto es bastante sencillo, por lo que te dejaré que al menos lo intentes. Pero, no sé cómo funcionaría este método para otras partículas, y esto perdería por completo el giro cuántico.


El gran problema aquí, creo, es que estás pensando en las partículas como pequeñas bolas con estados definidos (posición y momento), pero la mecánica cuántica nos dice que esto es fundamentalmente falso. Uno nunca puede conocer el estado de una partícula con absoluta certeza. De hecho, el principio de incertidumbre de Heisenberg establece que la incertidumbre de la posición y el momento son proporcionales a la constante de Planck de la siguiente manera

[matemáticas] \ Delta x \ Delta p \ geq \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

donde [matemáticas] \ hbar = \ frac {h} {2 \ pi} \ aprox \ frac {6.626 \ por 10 ^ {- 34} \; \ mathrm {J} \ cdot \ mathrm {s}} {2 \ pi} [/ math]

que es, en números, aproximadamente [matemáticas] 1.05 \ veces 10 ^ {- 34} \; \ mathrm {J} \ cdot \ mathrm {s} [/ math], y que proviene directamente de la naturaleza discreta de la luz (y la energía en general), [math] \ Delta x [/ math] es la incertidumbre de la posición de una partícula y [math] \ Delta p = m \ Delta v [/ math], donde [math] v [/ math] es la velocidad, es la incertidumbre en el momento de una partícula.

Entonces, lo mejor que podemos hacer para describir completamente una partícula es describirla probabilísticamente a través de una función de onda [matemática] \ psi (x, t) [/ matemática] (en una dimensión, al menos). Además, tenemos eso

[matemáticas] | \ psi (x) | ^ 2 = \ mathbb {P} (x) [/ matemáticas]

lo que significa que la probabilidad de encontrar la partícula en alguna posición [matemática] x [/ matemática] (realmente alguna posición [matemática] x + \ matemática {d} x [/ matemática] es la norma de la función de onda al cuadrado (todo esto supone normalización adecuada de tal manera que la suma de todas las densidades de probabilidad sea igual a 1, de manera similar para lo que está por venir. Aún peor, estas funciones de onda son combinaciones lineales de otras. Es decir, una partícula puede estar en una superposición (en palabras, de alguna manera crípticamente, no es ni aquí, ni allá, ni aquí y allá, ni tampoco aquí y allá) tal que

[matemáticas] \ psi (x) = \ alpha \ psi_1 (x) + \ beta \ psi_2 (x) [/ matemáticas]

Entonces, con toda esta rareza cuántica, es difícil decir realmente la frecuencia con la que una partícula da vueltas o precesos.


Seguramente hay muchas otras interpretaciones de esta pregunta (frecuencia de ciclotrón, por ejemplo), pero creo que lo que ya se ha dicho debería ser suficiente.

More Interesting

En física, ¿qué se entiende por localidad?

¿Cómo se utilizó el neutrino como herramienta para descubrir la existencia de quarks?

¿Por qué las partículas no se mezclan en otras partículas y se aniquilan entre sí para formar una nueva partícula?

¿Cuáles son las implicaciones del enredo cuántico (en términos simples si es posible)? Si una partícula 'sabe' que otra ha cambiado su giro más rápido de lo que la velocidad de la luz podría haber alcanzado esa partícula, ¿no es eso la teoría de la relatividad?

Si tiene un electrón y un protón en una caja de longitud L, ¿cuál tiene la mayor energía y cuál tiene el mayor espacio entre los niveles de energía?

Al disparar una partícula enredada a través de una doble rendija, ¿podría calcularse la posición en la que se colapsó la onda simplemente observando al compañero enredado de la partícula?

¿Hay algún fenómeno existente de Física de Partículas que no tenga contrapartidas de materia condensada?

¿Por qué es tan importante detectar la materia oscura?

¿La vibración de partículas (calor) está relacionada con la función de onda de partículas?

¿Cómo se interpretan los estados en la teoría cuántica de campos?

Si la luz tiene masa, ¿por qué no ejerce fuerza sobre una partícula muy pequeña?

¿Cómo Fermilab 'hace' neutrinos? ¿Y cómo los usan sus destinatarios?

Teoría del campo cuántico: la fuerza de Coulomb entre cargas eléctricas es causada por el intercambio de fotones. ¿Qué está pasando realmente? ¿Cómo es la transferencia de estas partículas virtuales responsables de fenómenos tan importantes que experimentamos en nuestra vida diaria?

Teoría cuántica de campos: ¿podrían los neutrinos liberarse gluones?

¿Cuáles son las características generales de las partículas de materia?