Helisiteetti (hiukkasfysiikka)

Helisiteetti on hiukkasille määritelty kvanttiluku, joka kuvaa hiukkasen spinin komponenttia sen liikemäärän suunnassa. Matemaattisesti ilmaistuna helisiteetti määritellään $\Sigma ={\vec {S}}\cdot {\hat {p}}$, missä ${\vec {S}}$ on hiukkasen spinvektori ja ${\hat {p}}$ on liikemäärän suuntainen yksikkövektori.

Kvanttimekaniikassa spin on kvantittunut suure siten, että se voi saada kunkin akselin suunnassa arvot $s\hbar ,(s-1)\hbar ,\ldots ,-s\hbar$, kun hiukkasen spinin neliö on $S^{2}=\hbar ^{2}s(s+1)$. Täten myös helisiteetti on kvantittunut ja saa arvot $s\hbar ,(s-1)\hbar ,\ldots ,-s\hbar$, mikäli hiukkasen massa on nollasta poikkeava.

Jos hiukkanen on massaton, kuten fotoni, voi helisiteetti saada vain arvot $\pm s\hbar$. Fotonin tapauksessa tämä johtuu siitä, että kenttiä koskevat yhtälöt (Maxwellin yhtälöt) estävät pitkittäisen polarisaatiotilan olemassaolon ja jäljelle jää vain kaksi poikittaista polarisaatiotilaa. Polarisaatiotiloja on puolestaan yhtä monta kuin helisiteetin eri tiloja.