Helizität

Die Helizität (griech.: helix Schraube) ist eine Quantenzahl, welche den Spin und den Impuls eines Teilchens in Beziehung setzt. Wenn der Impuls (als Vektor) parallel zum Spin liegt, ergibt sich die Helizität +1. Liegt er jedoch antiparallel ist die Helizität -1.

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Normierte Helizität:

Somit definiert die Helizität anschaulich gesprochen den Drehsinn eines Partikels. Man bezeichnet die Teilchen mit positiver Helizität als rechtshändige, die mit negativer Helizität als linkshändige Teilchen.

Die Helizität ist nur für masselose Teilchen eindeutig, weil diese sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Für massebehaftete Teilchen hingegen lässt sich immer ein Bezugssystem wählen, das das Teilchen "überholt", wodurch sich die Richtung seines Impulses umkehrt.

In der Quantenfeldtheorie verwendet man die lorentz-invariante Größe der Chiralität. Der schwachen Wechselwirkung unterliegen nur Teilchen mit linkshändiger Chiralität und Antiteilchen mit rechtshändiger Chiralität. Für Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit (masselose Teilchen) sind Chiralität und Helizität identisch; für Teilchen nahe der Lichtgeschwindigkeit gilt dies näherungsweise.

Da Neutrinos nur schwach wechselwirken und für sie keine Ruhemasse nachgewiesen werden konnte, nahm man lange an, dass sie nur als linkshändige Neutrinos (bzw. rechtshändige Antineutrinos) vorkommen. Mit der Entdeckung der Neutrinooszillationen ergab sich, dass Neutrinos eine Ruhemasse größer Null besitzen müssen. Damit sollte es auch rechtshändige Neutrinos bzw linkshändige Antineutrinos geben.

Literatur

• Bogdan Povh et al., Teilchen und Kerne, 6. Auflage. Springer-Verlag GmbH, 2004, ISBN 3-540-21065-2
• Walter Greiner und Berndt Müller, Theoretische Physik, Bd.8, Eichtheorie der schwachen Wechselwirkung. Verlag: Deutsch (Harri), 1995, ISBN 3817114273