Quiralidad (física)
Un experimento sobre la desintegración débil de los núcleos de cobalto-60 realizado por Chien-Shiung Wu y sus colaboradores en 1957 demostró que la paridad no es una simetría del universo.
Está determinado por el hecho de que la partícula se transforme bajo una representación dextrógira o levógira del grupo de Poincaré.
(Sin embargo, algunas representaciones, como los espinores de Dirac, tienen componentes tanto dextrógiras como levógiras.
En estos casos, se define un operador de proyección que proyecta en las componentes.)
Para partículas sin masa—como el fotón, el gluón y el hipotético gravitón—la quiralidad es equivalente a la helicidad: una partícula sin masa tiene el espín en la misma dirección a lo largo de la dirección del movimiento independientemente del punto de vista del observador.
Las partículas sin masa siempre se mueven a la velocidad de la luz, así que un observador real (que siempre irá a una velocidad menor) no puede estar en ningún sistema de referencia donde la partícula parezca invertir su dirección relativa, lo que significa que todos los observadores reales ven la misma quiralidad.
Tras el descubrimiento de las oscilaciones de neutrinos, que implican que los neutrinos tienen masa, la única partícula sin masa observada es el fotón.
Los gluones también se suponen sin masa, aunque no ha sido comprobado de manera conclusiva.
Por tanto, estas dos son las únicas partículas conocidas para las cuales la helicidad es idéntica a la quiralidad.
Las teorías gauge vectoriales con fermiones de Dirac sin masa
exhiben simetría quiral, es decir, las rotaciones independientes de las componentes levógira y dextrógira no causan ninguna diferencia en la teoría.
Más generalmente, se pueden escribir los estados dextrógiros y levógiros como el operador de proyección actuando sobre un espinor.
El operador de proyección dextrógiro es y el levógiro Los fermiones masivos no presentan simetría quiral, ya que el término
La transformación de simetría quiral se puede dividir en una componente que trata por igual las partes levógiras y dextrógiras, conocida como simetría vectorial, y una componente que las transforma de forma opuesta, la simetría axial.
Se considera la cromodinámica cuántica (QCD) con dos quarks sin masa, u y d (los fermiones masivos no exhiben simetría quiral).
Definiendo se puede escribir como El lagrangiano es invariante bajo una rotación de
actúa como y corresponde con la conservación del número bariónico.
actúa como y no corresponde con ninguna cantidad conservada, ya que se viola explícitamente mediante una anomalía cuántica.
resulta estar espontáneamente rota por un condensado de quarks
formado mediante la acción no perturbativa de los gluones.
En el mundo real, como los quarks tienen masas no nulas y diferentes,
es solamente una simetría aproximada,[2] y por lo tanto los piones tienen una masa pequeña pero no cero: son pseudo-bosones de Goldstone.
[3] Para más especies de quarks ligeros, en general N sabores, la simetría quiral correspondiente es
, que se descompone en y exhibe una ruptura de la simetría quiral similar al caso anterior.
Usualmente se toma N=3, y se considera que los quarks u, d y s son ligeros (el camino óctuple), mientras que los otros tres quarks son tan pesados que la simetría quiral residual apenas es visible a efectos prácticos.
