ニュートリノと光子のヘリシティ

質問

ニュートリノには左巻きのものしか存在せず、
同様に反ニュートリノには右巻きのものしか存在しないことの説明として、
(反)ニュートリノは光速度で運動しているからだ、というものがありますが
この説明はどの程度正しいものでしょうか？

話を複雑にしないため、とりあえず標準理論内で考えたいのですが、
　ニュートリノは質量を持たない(massless)ため光速度で運動する。
　　↓
　ニュートリノを追い越すことは不可能である、
　すなわち観測系を変えることで運動量を反転させる、といったことは出来ない。
　　↓
　左巻きのニュートリノは、何が起きようとも左巻きのまま。

というロジックをよく見かけます。
しかし、光子について調べてみると、光子はヘリシティh=±1を取り得る、という話があります。
これは、光子には右巻き左巻きが存在する、という意味ですよね？
光子はもちろん光速度で運動しているはずですから、ニュートリノに関する議論同様、
光子を追い越す観測系も存在しないはずです。
にも関わらず、ニュートリノと違い、右巻き左巻き両方が存在するというのは、
どこに由来するものなのでしょうか？

また、以上のような疑問について、webで調べてみたところ、
「ニュートリノを追い越して眺めるというのは、相対論的には、ある慣性系で観測者から遠ざかるニュートリノを、
　別の慣性系では観測者に近づいてくるように観測するということである。
　いずれの慣性系で観測してもニュートリノのヘリシティは同じである。
　ヘリシティが逆転するのは、あるスピンを持ったニュートリノを
　ある慣性系では正の方向に運動しているように観測する場合と、
　別の慣性系では負の方向に運動しているように観測する場合で起こる。
　ニュートリノが観測者に近づく場合と、観測者から遠ざかる場合では、
　スピンの向きに対して運動の方向は同じであるため、
　ヘリシティの逆転は起こらない。」
という説明をしているサイトを発見しました。
つまり、
仮にニュートリノを追い越すことが出来ても(=運動量を反転しても)、
スピンの向きが同様に反転するため、結果としてヘリシティも逆転しない、
と書かれているように読めます。
この説明は、上で記述した「よくあるロジック」と食い違っているように思えます。

一体、どの記述が間違っているのでしょうか？
あるいは、僕は何を勘違いしているのでしょうか？

回答No.2

grothendieck · ベストアンサー

このサイト、最近質問・回答ともレベルの低下が著しいような気がしてしょうがない。久しぶりに回答する意欲が出る質問です。
現在、ニュートリノにも質量があることは確定していますが、質量はないものとして扱います。ある観測系と、それに相対的に光速に近い速さで動いている観測系というと文字通りには観測器械を光速に近い速さで動かさなければならないような気がしますが、実際にはその必要はないと考えられています（あのばかでかい加速器/測定器をゆっくりでも動かすのは困難）。すなわち大運動量の粒子を観測することは、その粒子が静止しているような光速に近い速さの観測系で観測することと同等と考えられています。ある観測系でどんな運動量のニュートリノを観測しても左巻きのものばかりということは、相対的に光速に近い速さで運動している観測系で見てもやはり左巻きのニュートリノばかりということです。ニュートリノのヘリシティについて説明しているサイトはおそらくそのことを言っているのだと思います。ニュートリノのヘリシティについて「観測系を変えることで運動量を反転させることは出来ないから左巻きのニュートリノは左巻きのまま」という説明で良いと思います。光子も観測系によって運動量が反転したりしません。それではなぜ光子のヘリシティは両方あるのでしょうか。光子はニュートリノと違って粒子と反粒子の区別がありません。生成後の光子のヘリシティを変えることはできませんが、どちらのヘリシティを持つ光子生成されえます。

回答No.1

SortaNerd

前半について、
左巻きしか存在しない⇒光速で運動
は成り立っても逆は成り立たないでしょう。
左巻きのニュートリノが何が起きようとも左巻きのままなのと同じように、左巻きの光子は何が起きようとも左巻きのままでしょう。
そういえば光子の反粒子は光子自身ですよね。何か関係あるかもしれません。

後半について
「ニュートリノを追い越して眺めるというのは、ある慣性系で観測者から遠ざかるニュートリノを別の慣性系では観測者に近づいてくるように観測するということ」
というところで、「追い越して眺める」というのを観測者が追い越して観測する位置を変えることと勘違いしているように読めます。
慣性系自体がニュートリノを追い越す(ニュートリノの進む方向にニュートリノより速く移動する)ものであればスピンは反転せず運動量が反転してヘリシティは反転するでしょう。