spin du photon

[invite996da4a6]

Le photon appartient à la classe des bosons, particules de spin entier.
Mais possède-t-il réellement un spin ou est-ce une modélisation géométrique sans réelle signification physique?
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[invitea774bcd7]

Je te retourne la question avec n'importe quelle autre particule fondamentale
Le photon possède bien un spin

[Karibou Blanc]

Le photon possède bien un spin

Au sens strict, le photon ne possède pas de spin, mais une hélicité. Le spin est l'étiquette qui caractérise les représentations du groupe des rotations SO(3). Par construction une particule est une représentation du groupe de Poincaré, laquelle est définie par la donnée d'une masse m et par une représentation du petit groupe du groupe de Lorentz (cad le groupe qui laisse invariant l'impulsion, p).
Pour une particule massive, on a toujours (à une transfo de Lorentz pres) p=(m,0,0,0) et le petit groupe est SO(3), le groupe des rotations spéciales. Les particules massives ont donc un spin au sens propre, caractérisant les représentations de SO(3).
Pour une particule de masse nulle, il n'existe pas de référentiel au repos et on a toujours (à une transfo de Lorentz pres encore une fois) p=(E,E,0,0) et le petit groupe est ici SO(2), et non plus SO(3). Les représentations du petit groupe dans ce cas sont caractérisées par ce qu'on appelle l'hélicité. Ce n'est pas un spin, car un spin 1 possède 3 valeurs projetées (-1,0,+1) alors qu'une hélicité 1 n'en possède que 2 (-1,+1). Parler du spin du photon est donc stricto sensu un abus de langage, mais très très couramment utilisé .

[mariposa]

Le photon appartient à la classe des bosons, particules de spin entier.
Mais possède-t-il réellement un spin ou est-ce une modélisation géométrique sans réelle signification physique?

Pour completer l'explication de Karibou, que je partage sans réserve, disons que les 2 hélicités qui sont donc 2 valeurs quantifiés du moment angulaire dirigé dans la direction de la propagation k (ou d'une manière équivalente de l'impulsion p) correspondent aux 2 polarisations circulaires gauche et droite.

Quans un faisceau polarisé circulairement dans un sens perd un photon car absorbé par la matière il perd de l'énergie E =h.nu de l'impulsion p = h.k mais aussi un quantum de moment cinétique. Des expériences très fines au mis en évidence cet échange de moment angulaire entre la lumière et la matière.

[A voir en vidéo sur Futura]