¿Qué es la helicidad? Definición, explicación, visualización, importancia y aplicaciones

La helicidad de una partícula es una propiedad intrínseca relacionada con el espín y su proyección a lo largo de una dirección especificada.

Identificamos y nos referimos a nuestros amigos y personas que nos rodean por sus nombres. El nombre de un individuo es una herramientade identificación. Dos personas pueden tener el mismo nombre, pero apellidos diferentes. Esto hace que sea fácil identificarse entre sí.

¿Qué pasa si uno no sabe el nombre de alguien?

En su lugar, describirían sus atributos físicos, ya que cada persona tiene características físicas y comportamiento únicos.

En el mundo atómico, ¿cómo identificamos las partículas?

Al igual que hacemos en el mundo físico agran escala, identificamos las partículas atómicas por su comportamiento característico.

Ilustración colorida con mascotas de partículas atómicas felices que llevan tablas con sus nombres (Lorelyn Medina) S

Partículas subatómicas ( Haber de la foto : Lorelyn Medina/Shutterstock)

giro

Cada partícula tiene un espín. La rotación de la partícula determina su espín, lo que da mucha información sobre la partícula. El espín también tiene cantidad y dirección. Los valores de spin son enteros o fraccionarios.

Mano lanzando top de toy para divertido juego(sitaramdham)S

Una peonza ( Crédito de la foto: sitaramdham/Shutterstock)

Las partículas con valores de espín fraccionario son fermiones. Aquellas partículas con valores de espín enteros son bosones. Por lotanto, cualquier partícula se clasifica como un fermión o bosón, basado en su valorde espín.

Icono científico vectorial Modelo estándar de física(ShadeDesign)S

Fermiones y bosones (Crédito de la foto : ShadeDesign/Shutterstock)

Imagínate dando vueltas con las manos estiradas hacia afuera. Ahora, rápidamente acercarlos a su cuerpo.

Es probable que te encuentres girando mucho más rápido que antes. Este fenómeno se conoce como la conservación del momento angular. El momento angular está presente en cada objeto o partícula giratoria. Por lo tanto, podemos concluir que las partículas giratorias exhiben de manera similar el momento angular. El valor de espín de la partícula es único, proporcionando información sobre el momento angular de esa partícula.

Momento angular Ballerina(Emre Terim)S

Bailarina que demuestra la conservación del momento angular (Crédito de la foto: Emre Terim/Shutterstock)

Dentro de un átomo

Un átomo tiene órbitas, que es donde se encuentran los electrones. Cada órbita, a su vez,tiene muchos orbitales dentro de ella.

Uno puede imaginar las órbitas como carreteras /caminos, mientras que los orbitales son vehículos,y los electrones son personas dentro de los vehículos. Un electrón se encuentra siempre en estos orbitales. Al igual que los vehículos que se mueven por las carreteras, los orbitales (vehículos)están alineados en las órbitas.

Los electrones dentro de los orbitales tienen un espín particular. A menudo se emparejan dentro de un orbital. Si un electrón está girando en el sentido de las agujas del reloj, el otro electrón emparejado está girando en sentido antihorario. Por lotanto, los electrones tienen espines opuestos que se denotan por los signos ‘+’ y’-‘.

Esto muestra que el espín tiene un valor y una dirección.

visión general de los orbitales atómicos(magnetix)S

Los orbitales atómicos ( Crédito de lafoto : magnetix/Shutterstock)

Helicidad

La helicidad es cuando las partículas giratorias demuestran un movimiento lineal.

Espín proyectado en la dirección lineal

Giro proyectado en la dirección lineal ( Crédito de la foto: mdpi.com)

En un juego de aviador del cielo, la parte del ventilador se establece en movimiento giratorio, ya que se separa del juego principal. Ahora, debido a la gravedad, observamos que el ventilador giratorio también se mueve hacia abajo. En este momento, el toy tiene dos tipos de movimiento. Uno es el movimiento de rotación, que vemos a medida que gira alrededor de su eje central. Otro es el movimiento lineal debido a la gravedad de la tierra. Esto es análogo a la helicidad observada en las partículas.

Libélula giratoria promocional en blanco para la marca y maqueta (GO DESIGN)

Sky-Flier Toy (Haberde la foto: GO DESIGN/Shutterstock)

Las partículas, debido a su movimientode rotación , tienen espín. Tienen movimiento lineal en la dirección perpendicular, análogo al cielo de aviador de los tonos. El espín y el movimiento lineal juntos describen helicidad.

La helicidad también implica que la partícula traza una hélice.

Ilustración vectorial de doble hélice que se asemeja a una cadena de ADN. Archivo EPS10 con reflejos(Levente Naghi)S

Hélice ( haber de la foto: Levente Naghi/Shutterstock)

Helicidad izquierda y derecha

La helicidad viene en dos tipos: helicidad izquierda y helicidad derecha.

Helicidad izquierda y derecha

Helicidad izquierda y derecha

La helicidad izquierda es descrita por la regla del pulgar izquierdo. Utiliza la mano izquierda para mostrar la dirección del movimiento de la partícula, mientras que los cuatro dedos rizados de la mano izquierda muestran la dirección del giro. El pulgar apunta en la dirección del movimiento lineal de la partícula.

Física Gestos de la mano(Emre Terim)S

Regla izquierda del pulgar (haber de foto: Emre Terim/Shutterstock)

Del mismomodo, la helicidad derecha está dada por la regla del pulgar derecho. Los cuatro dedos de la mano derecha se curvan en la dirección del espín, mientras que el pulgar apunta en la dirección del movimiento lineal de esa partícula.

Física - regla de la mano derecha de Fleming. campo magnético(fridas)S

Regla del pulgar de la mano derecha (haber de foto: fridas/Shutterstock)

Una partícula está girando a lo largo de la direcciónde las agujas del reloj, porlo que la regla del pulgar derecho muestra que la dirección de su movimiento lineal es hacia abajo. Por lo tanto, la partícula está en helicidad correcta. Si la dirección de su movimiento lineal cambia a la dirección ascendente, la helicidad ha cambiado a helicidad izquierda o zurda.

En algunos casos, la helicidad es constante con el tiempo, mientras que en otros casos, la helicidad varía. Esta variación nos ayuda a entender los patrones de comportamiento de la partículaque interactúa.

Aplicaciones de la helicidad

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La helicidad nos da mucha información sobre una partícula. Ha ayudado a los científicos a comprender las propiedades y la naturaleza de las partículasque interactúan. La helicidad juega un papel clave en la comprensión de la naturaleza de una partícula. La helicidad también nos ayuda a comprender la naturaleza y el comportamiento de las antipartículas.

Identificación de partículas y antipartículas

Identificación de partículas y antipartículas

Los patrones de helicidad ayudan a los científicos a comprender mejor numerosas observaciones físicas y químicas en los laboratorios. La helicidad se utiliza comúnmente en el campo de la química para estudiar moléculas y sus propiedades.