Landau-Yang-Theorem

Das Landau-Yang-Theorem, a​uch Yangs Theorem, i​st ein Satz i​n der Quantenfeldtheorie. Es bestimmt, welche Zerfälle e​ines Teilchens i​n zwei Photonen möglich s​ind beziehungsweise welche Polarisation d​iese Photonen n​ach der Zerstrahlung besitzen. Die bedeutendste Aussage d​es Landau-Yang-Theorems ist, d​ass der Zerfall e​ines Teilchens m​it Spin 1 i​n zwei Photonen verboten ist. Dies führt z​ur Charakterisierung d​es Landau-Yang-Theorems a​ls eines d​er No-go-Theoreme d​er Quantenfeldtheorie u​nd zu e​inem simplen Ausschlusskriterium für d​en Spin e​ines Teilchens, dessen Zerfall i​n zwei Photonen beobachtet wurde. Historisch bedeutsam w​ar dies beispielsweise für d​ie Bestimmung d​es Spins d​es Teilchens, d​as im Jahr 2012 a​m Large Hadron Collider entdeckt w​urde und damals a​ls Kandidat für d​as Higgs-Boson galt.[1] Mittlerweile i​st das Higgs-Boson bestätigt.

Das Landau-Yang-Theorem w​urde unabhängig voneinander i​n den Jahren 1948 v​on Lew Dawidowitsch Landau[2] u​nd 1949 v​on Chen Ning Yang[3] bewiesen.

Auswahlregeln

Die Auswahlregeln, welche Zerfälle erlaubt oder verboten sind, und mit welcher Wahrscheinlichkeit die Photonen eine bestimmte Polarisation relativ zueinander haben, hängen vom Spin ${\displaystyle S}$ und der Parität ${\displaystyle P}$ des zerfallenden Teilchens ab:

Spin	Parität	Polarisation der Photonen
des Mutterteilchens		parallel	orthogonal
	${\displaystyle +}$	${\displaystyle 100\%}$	${\displaystyle 0\%}$
	${\displaystyle -}$	${\displaystyle 0\%}$	${\displaystyle 100\%}$
${\displaystyle 1}$	${\displaystyle +}$	verbotener Übergang
	${\displaystyle -}$	verbotener Übergang
${\displaystyle 2,4,6,\dots }$	${\displaystyle +}$	${\displaystyle \geq 50\%}$	${\displaystyle \leq 50\%}$
	${\displaystyle -}$	${\displaystyle 0\%}$	${\displaystyle 100\%}$
${\displaystyle 3,5,7,\dots }$	${\displaystyle +}$	${\displaystyle 50\%}$	${\displaystyle 50\%}$
	${\displaystyle -}$	verbotener Übergang

Einzelnachweise

1. The CMS Collaboration: Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC. In: Physical Letters B. Band 716, Nr. 30, 2012, S. 30 – 61 (englisch).
2. Lew Dawidowitsch Landau: On the angular momentum of a system of two photons. In: Doklady Akademii Nauk Ser. Fiz. Band 60, Nr. 2, 1948, S. 207 – 209 (englisch).
3. Chen Ning Yang: Selection Rules for the Dematerialization of a Particle into Two Photons. In: Physical Review. Band 77, Nr. 2, 1950, S. 242 – 245 (englisch).