Momento angular de una sola partícula

Question

Tengo que responder a la siguiente pregunta:

Considere la decadencia $\rho^0\to\pi^+\pi^-$ . El mesón rho tiene momento angular 1, ¿cuáles deben ser los momentos angulares orbitales de los piones, dado que ambos son de espín cero?

Sé que esta pregunta se ha formulado antes, pero sólo me interesa marginalmente el resultado numérico en sí (que creo que es 1).

Creo que el momento angular debe definirse con respecto a algo, por ejemplo, un punto de referencia, otra partícula, etc. Por lo tanto, 1) en "el mesón rho tiene momento angular 1", ¿estoy en lo cierto al suponer que se trata de un momento angular de espín en su totalidad? Mi razonamiento es que no tendría sentido hablar del momento angular de una sola partícula sin un punto de referencia, así que asumo que todo es espín. A continuación: cada vez que oigo "la partícula X tiene un momento angular y", 2) ¿puedo suponer que es el giro que se menciona?

3) es "los momentos angulares orbitales de los piones" el momento angular orbital compartido por los piones? En este caso, con dos partículas, creo que tiene sentido hablar de momento angular orbital, si nos referimos implícitamente al momento angular entre de ellos.

ACTUALIZACIÓN En realidad, en una pregunta posterior acabo de leer "Tanto el estado de tierra $D^0$ mesón y el estado excitado $D^{0*}$ tienen un momento angular orbital nulo". Yo lo interpreto como que el momento angular orbital es una cantidad bien definida, en este caso es cero, pero no tiene por qué serlo. ¿Cómo se puede hablar del momento angular orbital de una sola partícula? ¿Sin mencionar un punto de referencia? Por ejemplo, cuando en física atómica leía sobre el momento angular orbital del electrón, siempre asumía que implícitamente se referían al momento angular orbital con respecto al núcleo.

Answer 1

¿Qué es el giro? El espín es la cantidad de momento angular necesaria para que en las interacciones de las partículas que hemos estudiado se conserve el momento angular, de modo que la conservación del momento angular siga siendo una ley fuerte. Funciona, porque no ha habido ninguna falsación de esta hipótesis en el estudio de las interacciones de partículas en la actualidad. Así es como se ha asignado el espín de las partículas y las resonancias.

Para las partículas y sus compuestos, cuando se habla de momento angular, se quiere decir momento angular alrededor del centro de masa (donde se encuentra el núcleo en tu ejemplo). En el centro de masa del $\rho^0\to\pi^+\pi^-$ los dos piones tienen que ir en direcciones iguales y opuestas, debido a la conservación del momento. Su espín es cero y si no se imaginan en una "órbita", no pueden acumular el espín 1 del rho. El decaimiento estaría prohibido por la conservación del momento angular. Dando un momento angular de 1 en el sistema del centro de masa, se restablece la conservación del momento angular y se permite el decaimiento.

Answer 2

Solo compuesto las partículas pueden tener un momento angular orbital $L$ así como girar $S$ . En una imagen simplificada e intuitiva, se puede pensar en $L$ como resultado del movimiento de las partículas constituyentes y $S$ como resultado de su alineación (por ejemplo, los quarks alineados en un mesón hacen $S=1$ , marca antialineada $S=0$ ).

Quizá le resulte familiar esto de los electrones en un átomo o de los nucleones en un núcleo... es el mismo principio para los quarks en un hadrón.