Поляризация частиц

Поляриза́ция части́ц, характеристика состояния частиц, связанная с наличием у них собственного момента импульса – спина и его направлением в пространстве. Понятие «поляризация частиц» близко к понятию поляризации света, означающему, в частности, что плоские световые волны с определённой частотой, направлением распространения и интенсивностью могут различаться расположением электрического и магнитного полей в пространстве, т. е. поляризацией. Это свойство сохраняется и при квантовом описании света – фотон («частица» света) может обладать поляризацией.

Частица с ненулевой массой покоя (электрон, ядро и др.) и спином ${\displaystyle S}$ (в единицах постоянной Планка ${\displaystyle \hbar }$) имеет ${\displaystyle 2S+1}$ квантовых состояний, отвечающих различным значениям проекции спина на некоторое направление. Состояние частицы представляет собой суперпозицию этих состояний. Если коэффициенты суперпозиции полностью определены (чистое состояние), то говорят, что частица полностью поляризована. Если коэффициенты суперпозиции определены не полностью, а заданы только некоторыми статистическими характеристиками (смешанное состояние), то говорят о частичной поляризации. В частности, частица может быть полностью неполяризованной, это означает, что её свойства одинаковы по всем направлениям, как у частицы с ${\displaystyle S=0}$. В общем случае поляризация частицы определяет степень симметрии (или асимметрии) свойств частицы в пространстве.

Частица называется поляризованной, если характеристика её симметрии включает винтовую ось (как у вращающегося твёрдого тела или у циркулярно поляризованного света). Если такой оси нет и сферической симметрии тоже нет, то говорят о выстроенности (пример – линейно поляризованный свет). Поляризация частиц определяется в общем случае числом параметров, равным ${\displaystyle (2S+1)^{2}-1}$. Частица с нулевой массой покоя, например фотон, обладает только двумя состояниями, определяемыми спином, а её поляризация в общем случае определяется тремя параметрами. Нейтрино, у которых также нулевая масса покоя, всегда имеют левую циркулярную поляризацию.