Dubbel foton

För artiklar om fysik för två fotoner, se Två-fotons fysik och två-fotonabsorption .

Dubbla foton

Sammansättning	Elementarpartikel
Statistik	Bosonic
Familj	Mätare boson
Interaktioner	Elektromagnetisk
Status	Hypotetisk
Teoretiserade	2000-talet
Elektrisk laddning	0 e
Snurra	1

I teoretisk fysik är den dubbla fotonen en hypotetisk elementarpartikel som är en dual av fotonen under elektrisk-magnetisk dualitet som förutsägs av vissa teoretiska modeller, inklusive M-teori .

Det har visat sig att inkludering av magnetisk monopol i Maxwells ekvationer introducerar en singularitet. Det enda sättet att undvika singulariteten är att inkludera en andra fyrvektorpotential, kallad dubbelfoton, utöver den vanliga fyrvektorpotentialen, foton. Dessutom har det visat sig att standardlagrangian för elektromagnetism inte är dubbelsymmetrisk (dvs. symmetrisk under rotation mellan elektriska och magnetiska laddningar) vilket orsakar problem för tensorerna energi- momentum, spin och orbital vinkelmomentum . För att lösa detta problem har en dubbelsymmetrisk lagrangian av elektromagnetism föreslagits, som har en självkonsekvent separation av spinn- och orbitalfrihetsgraderna. Poincaré-symmetrierna antyder att den dubbla elektromagnetismen naturligtvis skapar självständiga bevarandelagar.

Dubbel elektromagnetism

Det fria elektromagnetiska fältet beskrivs av en kovariant antisymmetrisk tensor $F_{\alpha \beta }$ av rang 2 av

$F_{\alpha \beta }\,=\,\partial _{\alpha }A_{\beta }\,-\,\partial _{\beta }A_{\alpha }\,.$

där $A_{\alpha }$ är den elektromagnetiska potentialen.

Det dubbla elektromagnetiska fältet $\star F_{\alpha \beta }$ definieras som

$\star F_{\alpha \beta }={\frac {1}{2}}\epsilon _{\alpha \beta }{}^{\sigma \lambda }F_{\sigma \lambda }.$

där $\star$ betecknar Hodge-dualen och $\epsilon _{\mu \nu \sigma \lambda }$ är Levi-Civita-tensorn

För det elektromagnetiska fältet och dess dubbla fält har vi

$\partial _{\alpha }F^{\alpha \beta }\,=\,0,$

$\partial _{\ alpha }{\star }F^{\alpha \beta }\,=\,0.$

Sedan, för ett givet mätfält ${\displaystyle A_{\alpha }} ,$ definieras den dubbla konfigurationen ${\displaystyle \star A_{\alpha }} som$

$\star F^{\alpha \beta }(A)\,=\,F^{\alpha \beta }(\star A) ,$

$\star F^{\alpha \beta }(\star A)\,=\,-F^{\alpha \beta }(A).$

där $\star A_{\alpha }$ fältpotentialen för den dubbla fotonen, och icke-lokalt kopplad till den ursprungliga fältpotentialen $A_{\alpha }$ .

p -form elektrodynamik

En p -form generalisering av Maxwells teori om elektromagnetism beskrivs av en mätinvariant 2-form $\mathbf {F}$ definierad som

$\mathbf {F} =d\mathbf {A}$ .

som uppfyller rörelseekvationen

$d\,{\star }\mathbf {F} =\star \mathbf {J}$

där $\star$ är Hodge-stjärnoperatorn .

Detta innebär följande åtgärd i rymdtidsgrenröret $\displaystyle M}$ { :

$S=\int _{M}\left[{\frac {1}{2}}\mathbf {F} \wedge \star \mathbf {F} -\mathbf {A} \wedge \star \mathbf {J} \right]$

där $\star \mathbf {F}$ är dualen av den gauge-invarianta 2-formen $\mathbf {F}$ för det elektromagnetiska fältet .

Mörk foton

Denna konstnärs intryck visar att den mörka fotonen A ′ sönderfaller till en elektron och en positron.

Den mörka fotonen är en spin-1- boson associerad med ett U(1) -mätfält , som kan vara masslöst och beter sig som elektromagnetism . Men det kan vara instabilt och massivt, snabbt sönderfalla till elektron - positronpar och interagera med elektroner .

Den mörka fotonen föreslogs först 2008 av Lotty Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll och Marc Kamionkowski för att förklara " g –2-avvikelsen " i experiment E821 vid Brookhaven National Laboratory . Ändå uteslöts det i vissa experiment som PHENIX-detektorn vid Relativistic Heavy Ion Collider i Brookhaven.

År 2015 föreslog den ungerska vetenskapsakademins institut för kärnforskning i Debrecen , Ungern, förekomsten av en ny, lätt spin-1- boson , kallad X17-partikeln , 34 gånger tyngre än elektronen som sönderfaller till ett par elektroner och positroner. med en kombinerad energi på 17 MeV. 2016 föreslogs att det är ett X-boson med en massa på 16,7 MeV som förklarar g −2 myonanomali .

Se även

• Kalb–Ramond-fält – Tvåformatsfält
• p-form elektrodynamik – Generalisering av elektrodynamik
• Dubbel graviton – Hypotetisk partikel som finns i supergravitation
• Magnetisk monopol – Hypotetisk partikel med en magnetisk pol
• Magnetisk foton , en annan förlängning för magnetiska monopoler
• 't Hooft loop – Magnetslinga operatör dubbel till Wilson loop
• Anomalt magnetiskt dipolmoment – ​​Kvantfältsteoretiska skillnader av magnetiska egenskaper än förväntat från klassiska teorier
• Foton – Elementarpartikel eller ljuskvantum
• Photino – Hypotetisk superpartner till fotonen
• Elektromagnetism – Vetenskapen om elektricitet och magnetism
• Elektromagnetisk matematik – Formuleringar av elektromagnetism
• Kovariant Maxwells ekvationer – sätt att skriva lagarna för klassisk elektromagnetism i en form som är uppenbart oföränderlig under Lorentz-transformationer, i formalismen av speciell relativitet med rätlinjiga tröghetskoordinatsystem Sidor som visar wikidata-beskrivningar som en reserv
• Maxwells ekvationer – Elektromagnetism i allmän relativitet
• Mörk foton – Hypotetisk kraftbärarpartikel kopplad till mörk materia
• Mörk strålning – Postulerad typ av strålning som förmedlar interaktioner av mörk materia