Двойной фотон - Википедия - Dual photon

Двойной фотон
СочинениеЭлементарная частица
СтатистикаБозонный
ВзаимодействияЭлектромагнитный
Положение делГипотетический
Теоретически2000-е[1][2][3][4][5]
Электрический заряде
Вращение1

В теоретическая физика, то двойной фотон это гипотетический элементарная частица это двойник фотон под электрическая-магнитная двойственность что предсказывается некоторыми теоретическими моделями[3][4][5] и некоторые результаты М-теория в одиннадцати измерениях.[1][2]

Было показано, что в том числе магнитный монополь в Уравнения Максвелла вводит особенность. Единственный способ избежать сингулярности - это включить второй четырехвекторный потенциал, называемый двойным фотоном, в дополнение к обычному четырехвекторному потенциалу, фотону.[6] Кроме того, было обнаружено, что стандартный лагранжиан электромагнетизма не является дуально-симметричным, что вызывает двойственно-асимметричные проблемы тензоров энергии-импульса, спина и орбитального углового момента. Чтобы решить эту проблему, был предложен дуально-симметричный лагранжиан электромагнетизма,[3] которое имеет самосогласованное разделение спиновых и орбитальных степеней свободы. Симметрии Пуанкаре подразумевают, что дуальный электромагнетизм естественным образом создает самосогласованные законы сохранения.[3]

Двойной электромагнетизм

Свобода электромагнитное поле описывается ковариантным антисимметричный тензор 2-го ранга

куда - электромагнитный потенциал.

Двойное электромагнитное поле определяется как

куда обозначает Ходж Дуал, и это Тензор Леви-Чивиты

Как для электромагнитного поля, так и для его дуального поля мы имеем

Тогда для данного калибровочного поля , двойная конфигурация определяется как [2]

куда потенциал поля двойного фотона и нелокально связанный с исходным потенциалом поля .

п-формная электродинамика

P-форма обобщения теории Максвелла электромагнетизм описывается калибровочный инвариант 2-форма определяется как

.

которое удовлетворяет уравнению движения

куда это Звездный оператор Ходжа.

Отсюда следует действие в пространство-время многообразие :[7][8]

куда является двойником калибровочный инвариант 2-форма для электромагнитное поле.

Темный фотон

Впечатление этого художника показывает темный фотон А ' распадается на пару электрон и позитрон.[9]

В темный фотон это спин-1 бозон связанный с U (1) калибровочное поле, который может быть безмассовым[10] и ведет себя как электромагнетизм. Но он может быть нестабильным и массивным, быстро распадается на электрон -позитрон пары и взаимодействуют с электроны.

Темный фотон впервые был предложен в 2008 году Лотти Акерман, Мэтью Р. Бакли, Шон М. Кэрролл, и Марк Камионковски объяснить "g – 2 аномалия" в эксперименте E821 при Брукхейвенская национальная лаборатория,.[11] Тем не менее, это было исключено в некоторых экспериментах, таких как Детектор PHENIX на Релятивистский коллайдер тяжелых ионов в Брукхейвене.[12]

В 2015 г. Институт ядерных исследований Венгерской академии наук в Дебрецен, Венгрия, предположили существование нового, легкого спина-1 бозон, получивший название X17 частица, В 34 раза тяжелее электрона[13] распадается на пару электронов и позитронов с суммарной энергией 17 МэВ. В 2016 году было предложено сделать это Х-бозон с массой 16,7 МэВ, что объясняет грамм−2 мюонная аномалия.[13][14]

Стандартный и сдвоенный варианты электромагнетизма.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Тонг, Д .; Ламберт, Н. (2008). «Мембраны на орбифолде». Письма с физическими проверками. 101 (4): 041602. arXiv:0804.1114. Bibcode:2008PhRvL.101d1602L. Дои:10.1103 / PhysRevLett.101.041602. PMID  18764318. S2CID  655777.
  2. ^ а б c Бакас, И. (2010). «Двойные фотоны и гравитоны». Изд-во Астрон, Обс. Белград. 88: 113–132. arXiv:0910.1739. Bibcode:2010POBeo..88..113B.
  3. ^ а б c d е Bliokh, K. Y .; Бекшаев, А.Ю .; Нори, Ф. (2013). «Двойной электромагнетизм: спиральность, спин, импульс и угловой момент». Новый журнал физики. 15 (3): 033026. arXiv:1208.4523. Bibcode:2013NJPh ... 15c3026B. Дои:10.1088/1367-2630/15/3/033026. S2CID  14501052.
  4. ^ а б Эльбистан, М .; Duval, C .; Хорвати, П. А .; Чжан, П.-М. (2016). «Двойственность и спиральность: симплектическая точка зрения». Письма по физике B. 761: 265–268. arXiv:1608.01131. Bibcode:2016ФЛБ..761..265Е. Дои:10.1016 / j.physletb.2016.08.041. S2CID  119176701.
  5. ^ а б Эльбистан, М .; Хорвати, П. А .; Чжан, П.-М. (2017). «Двойственность и спиральность: подход волновой функции фотона». Письма о физике A. 381 (30): 2375–2379. arXiv:1608.08573. Bibcode:2017PhLA..381.2375E. Дои:10.1016 / j.physleta.2017.05.042. S2CID  119180293.
  6. ^ Синглтон, Д. (1996). «Электромагнетизм с магнитным зарядом и двумя фотонами». Американский журнал физики. 64 (4): 452–458. arXiv:1106.1505. Bibcode:1996AmJPh..64..452S. Дои:10.1119/1.18191. S2CID  119714958.
  7. ^ Henneaux, M .; Тейтельбойм, К. (1986). «Электродинамика p-формы». Основы физики. 16 (7): 593–617. Bibcode:1986FoPh ... 16..593H. Дои:10.1007 / BF01889624. S2CID  59436726.
  8. ^ Henneaux, M .; Бунстер, К. (2011). «Действие по искривленной самодвойственности». Физический обзор D. 83 (12): 125015. arXiv:1103.3621. Bibcode:2011ПхРвД..83л5015Б. Дои:10.1103 / PhysRevD.83.125015. S2CID  119268081.
  9. ^ "Точка зрения: новый свет на темные фотоны" (Пресс-релиз). Американское физическое общество. 10 ноября 2014 г.
  10. ^ Кэрролл, Шон М. (29 октября 2008 г.). «Темные фотоны». Получено 23 февраля 2015.
  11. ^ Bennett, G.W .; Bousquet, B .; Brown, H.N .; Bunce, G .; Кэри, Р. М .; Cushman, P .; Дэнби, Г. Т .; Дебевец, П. Т. (07.04.2006). «Заключительный отчет об измерении аномального магнитного момента мюона E821 на BNL». Физический обзор D. 73 (7): 072003. arXiv:hep-ex / 0602035. Bibcode:2006ПхРвД..73г2003Б. Дои:10.1103 / PhysRevD.73.072003. S2CID  53539306.
  12. ^ Уолш, Карен Макналти (19 февраля 2015 г.). «Данные RHIC, другие эксперименты почти исключают роль« темных фотонов »как объяснение аномалии« g-2 »». PhysOrg. Получено 23 февраля 2015.
  13. ^ а б Картлидж, Эдвин (2016). «Обнаружила ли венгерская физическая лаборатория пятую силу природы?». Природа. Дои:10.1038 / природа.2016.19957. S2CID  124347962.
  14. ^ Feng, J. L .; Fornal, B .; Галон, I .; Gardner, S .; Смолинский, Дж .; Tait, T. M. P .; Танедо, П. (2016). "Протофобная интерпретация пятой силой наблюдаемой аномалии в ядерных переходах 8Be". Письма с физическими проверками. 117 (7): 071803. arXiv:1604.07411. Bibcode:2016ПхРвЛ.117г1803Ф. Дои:10.1103 / PhysRevLett.117.071803. PMID  27563952. S2CID  206279817.