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No hay momento dipolar magnético de fotones

Las partículas eléctricamente neutras, tales como los neutrinos pueden tener nonvanishing dipolo magnético momentos. Spin-1 de partículas, por ejemplo, los núcleos de deuterio, también puede tener momentos de dipolo. Googleando parece mostrar que el bosón Z tiene un momento magnético.

Entonces, ¿hay una escuela primaria argumento que explica por qué el fotón tiene un momento magnético cero? Por analogía con el magneton de Bohr y nuclear magneton, podemos realmente esperar que la masa cero produciría infinita momento dipolar. Altschul 2007 tiene alguna discusión empírica de los límites y dificultades en la creación de una teoría en la cual el momento no se desvanecen, pero estoy teniendo problemas para traducir cualquier documento en papel en una escuela primaria argumento de por qué es mucho más fácil tener al momento de desaparecer.

Altschul, "Astrofísica Límites en los Fotones de Carga y Momento Magnético." Astropart. Phys. 29 no. 4, pp 290-298 (2008), arXiv:0711.2038.

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Joe Liversedge Puntos 2134

Aquí hay una posible primaria y casi totalmente clásica respuesta a mi propia pregunta, pero no sé si es correcto.

Hnizdo de 2011 se analiza el campo de un dipolo en movimiento en $v\ll c$. Él le da las referencias a documentos en los que se discute la ultrarelativistic caso, pero todos esos son paywalled. Sin embargo, él señala que los eléctricos y magnéticos de las polarizaciones $(-\textbf{P},\textbf{M})$ transformar en exactamente la misma manera como los campos de $(\textbf{E},\textbf{B})$. Esto significa que en el caso especial de una de Lorentz impulso con $\textbf{v}\parallel\textbf{M}$, $\textbf{M}$ es invariante. Supongamos que tenemos un uniformemente polarizada cuerpo con un poco de volumen, y hacemos una transformación de Lorentz fuera del cuerpo del marco del resto, en paralelo a la polarización. La polarización sigue siendo la misma, pero el volumen se reduce por un factor de $\gamma$ debido a la contracción de Lorentz. Por lo tanto, el momento dipolar es reducido por un factor de $\gamma$, $\textbf{m}'=\textbf{m}/\gamma$, en relación con el resto del marco. No estoy completamente seguro de este razonamiento, pero no está de acuerdo con Hnizdo bajo del límite de velocidad, que dice que para el movimiento paralelo a la del dipolo, el momento no es afectado a primer orden en la velocidad.

Ahora vamos a el dipolo tienen masa $m$. En el dipolo del marco del resto, no hay preferencia orientación distinta a la establecida por el momento dipolar $\textbf{m}$, y por lo tanto no es posible tener ninguna restricción en la dirección de la $\textbf{m}$. Pero en el límite de $m\rightarrow 0$, el dipolo está obligado a moverse a la velocidad de la luz, de modo que la componente del momento dipolar $\textbf{m}'_{\parallel}$ va a cero. Esto significa que una masa de dipolo debe tener su momento dipolar perpendicular a su dirección de movimiento. El resultado es puramente clásica, y mi argumento (asumiendo que es la derecha) es válida independientemente de la naturaleza del objeto.

Ya que los fotones son masa, esto significa que si un fotón ¿tiene un momento dipolar, tendría que ser orientadas de forma perpendicular a la de los fotones de la dirección del movimiento. Pero que parece inverosímil, por razones de simetría: el espín es paralelo a la dirección del movimiento, por lo que en el plano perpendicular al movimiento, no hay una dirección preferida para el momento dipolar.

Ya que no hay esencialmente ninguna mecánica cuántica en este argumento, dudo que es capaz de decirnos nada acerca de la anómala momento dipolar.

Hnizdo y McDonald, "Campos y Momentos de un Movimiento Eléctrico del Dipolo," de 2011, http://www.physics.princeton.edu/~mcdonald/ejemplos/movingdipole.pdf

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Brad Gilbert Puntos 12724

Si usted quiere ver lo que es el momento magnético de una partícula, tiene a la pareja con una corriente electromagnética. Ahora, supongamos que usted tiene las funciones de onda de los fotones $\Psi_{\mathbf{p}^{\prime}, \sigma^{\prime}}$$\Psi_{\mathbf{p}, \sigma}$, y un par de ellos a la corriente electromagnética $J^{\mu}(0)$. El elemento de la matriz:

$$ (\Psi_{\mathbf{p}^{\prime}, \sigma^{\prime}}, J^{\mu}(0)\Psi_{\mathbf{p}, \sigma}) $$

es idénticamente cero, porque de carga número cuántico de conservación. El lado izquierdo tiene a su cargo número cuántico -1, mientras que el lado derecho tiene +1. Así, no hay un momento magnético para el fotón.

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