Teorema de Landau-Yang

En mecànica quàntica, el teorema de Landau–Yang és una regla de selecció per a partícules que decauen en dos fotons reals. El teorema, que rep el seu nom dels físics teòrics Lev Landau i Chen Ning Yang que el van proposar, afirma que una partícula massiva amb espín 1 no pot decaure en dos fotons.

Un fotó s'ha d'interpretar com una partícula amb espín 1, sense massa i sense graus interns de llibertat. El fotó és la única partícula coneguda amb aquestes propietats.

Les regles de selecció, indicant quines desintegracions són permeses i quines prohibides, i amb quina probabilitat els fotons tenen una polarització determinada, depenen de l'espín S i de la paritat P de la partícula que es desintegra:

Espín	Paritat	Polarització dels fotons de decaïment
de la partícula mare		paral·lela	ortogonal
$0$	$+$	$100\mathrm{\%}$	$0\mathrm{\%}$
	$-$	$0\mathrm{\%}$	$100\mathrm{\%}$
$1$	$+$	transició prohibida
	$-$	transició prohibida
$2,4,6,\dots$	$+$	$\ge 50\mathrm{\%}$	$\le 50\mathrm{\%}$
	$-$	$0\mathrm{\%}$	$100\mathrm{\%}$
$3,5,7,\dots$	$+$	$50\mathrm{\%}$	$50\mathrm{\%}$
	$-$	transició prohibida

Conseqüències

El teorema té diverses conseqüències en física de partícules. Per exemple:

• El mesó ρ no pot desintegrar-se en dos fotons, a diferència del pió neutre, que gairebé sempre decau en aquest estat final (98.8% de probabilitat).
• El bosó Z no pot decaure en dos fotons.
• La desintegració del bosó de Higgs en dos fotons, observada amb la seva descoberta el 2012, indica que aquest bosó escalar no pot tenir espín 1.