در نتیجه ویژه مقدار هیلیسیتی یا همان هیلیسیتی یک فرمیون از کایرالیتی منفی، علامتی مخالف با سرعتش دارد. یک محاسبهی مشابه نشان میدهد که هیلیسیتی یک فرمیون با کایرالیتی مثبت، است.
شکل (۳-۱)- ورتکس الکترومغناطیسی.
حال یادآوری میکنیم که ساختار فضا-زمان برهمکنش الکترومغناطیسی توسط این رابطه داده می شود:
(۳-۳۴)
این مطابق با ورتکس الکترومغناطیسی نشان داده شده در شکل (۳-۱) است، اگر فرایند را در نظر بگیریم، میتوان گفت ورتکس (۳-۱) یک الکترون و یک پوزیترون را فقط وقتی هیلیسیتی آنها مخالف است با هم جفت می کند، در حالیکه انرژی بسیار بالاتر از جرم ذرات است. حال به اثبات این گفته میپردازیم. برای مثال موردی را در نظر بگیرید که هر دوی هیلیسیتیها مثبت هستند. از آنجایی که در انرژی بالا جرمها قابل صرف نظر کردن هستند، الکترون یک فرمیون با کایرالیتی مثبت و پوزیتزون یک پادفرمیون با کایرالیتی منفی است یعنی:
حالا میتوانیم برهمکنش الکترومغناطیسی را بنویسیم و با توجه به اینکه ، داریم:
با یک روش مشابه میتوان نشان داد که فرمیونهای ابتدایی و نهایی در شکل (۳-۱) تنها وقتی با هم جفت میشوند که هیلیسیتی آنها برابر باشد، به شرط اینکه فرمیونها را بدون جرم در نظر بگیریم. از اینجا میتوانیم بفهمیم که چرا احتمال پراکندگی کشسان الکترونها با یک هدف بسیار سنگین در صفر است. در چنین شرایطی الکترونهای ورودی و خروجی سرعتهای مخالف هم خواهند داشت در حالیکه اسپین آنها در یک جهت باقی خواهد ماند، بنابراین هیلیسیتی آنها مخالف هم خواهد بود [۸].
۳-۴ محاسبه سطح مقطع زیر - فرآیندهای همجوشی گلوئون
دو روش برای محاسبه سطح مقطع برای زیر فرآیندهای همجوشی گلوئون معرفی میکنیم. در روش اول برای راحتی محاسبات جرم تاپ را صفر قرار میدهیم و در روش دوم جرم تاپ را غیر صفر میگیریم و محاسبات را انجام میدهیم و در نهایت با صفر قرار دادن جرم تاپ به فرمول سطح مقطع در روش اول میرسیم که آزمون خوبی برای اثبات درستی عبارت نهاییمان است.
روش ۱: دامنه پراکندگی را برای هر یک از سه زیر فرایند همجوشی گلوئون با توجه به قوانین فاینمن در شکلهای (۱-۱) تا (۱-۴) مینویسیم. در این روش جرم تاپ را صفر در نظر میگیریم. سه زیر فرایند همجوشی گلوئون شرکت کننده در تولید زوج کوارک تاپ در شکل (۳-۲) نشان داده شده است. دامنه پراکندگی به ترتیب از شکل چپ به راست به صورت زیر است:
شکل (۳-۲)- سه زیر - فرایند همجوشی گلوئون شرکت کننده در تولید زوج کوارک تاپ.
(۳-۳۵)
(۳-۳۶)
(۳-۳۷)
که در این روابط و چهار تکانه گلوئونها، و به ترتیب چهار تکانه و ، تابع موج ، تابع موج ، و به ترتیب قطبش گلوئون با تکانه و قطبش گلوئون با تکانه است. و مولد گروه تقارن و ثابت ساختار است. ثابت جفتشدگی میباشد.
در اینجا برای یافتن سطح مقطع باید به سراغ سینماتیک مسئله برویم اما قبل از آن متغیرهای مندلستم را معرفی میکنیم. برای این منظور برهمکنش نشان داده شده در شکل (۳-۳) که پراکندگی ذرات در چارچوب مرکز جرم را نشان میدهد در نظر میگیریم:
(۳-۳۸)
شکل (۳-۳)- پراکندگی ذرات در چارچوب مرکز جرم
از پایستگی چهار تکانه داریم:
(۴-۳۹)
بنابراین متغیرهای مندلستم که ناوردای لورنتس نیز هستند، به صورت زیر تعریف میشوند [۹]:
(۳-۴۰)
(۳-۴۱)
(۳-۴۲)
اگر ما برهمکنش را در چارچوب مرکز جرم درنظر بگیریم، چهار تکانه مربوط به گلوئونها، و به این صورت است:
(۳-۴۳)
اما بردارهای قطبش ( می تواند و باشد که برای بیان دو حالت اسپینی یا قطبش گلوئون به کار میرود) در شرط لورنتس فضای تکانه صدق می کنند:
(۳-۴۴)
به علاوه در پیمانه کولن داریم:
(۳-۴۵)
یعنی بردار قطبش بر جهت انتشار عمود است؛ میگوییم گلوئون آزاد دارای قطبش عرضی است. به همین دلیل پیمانه کولن به پیمانه عرضی نیز معروف است.
همچنین این بردارها بهنجارند:
(۳-۴۶)
با توجه به این شرایط میتوانیم قطبش گلوئونها را این گونه بنویسیم:
(۳-۴۷)
شکل کلی توابع موج و را هم از روابط (۳-۱۵) و (۳-۱۸) داریم. برای محاسبه دامنه کلی ابتدا باید حالتهای مختلف اسپینی یا قطبش را در نظر بگیریم که در این صورت ۱۶ حالت مختلف خواهیم داشت که عبارتند از:
(۳-۴۸)
به طور مثال یعنی دامنه مربوط به حالتی که قطبشها راستگردند یعنی و و توابع موج نیز راستگردند یعنی و توابع موج هستند. حال به محاسبه میپردازیم:
در این صورت با ضرب سه ماتریس داریم:
(۳-۴۹)