Kombinerad paritet , CP-symmetri , CP-invarians är produkten av två symmetrier : C är laddningskonjugering , som förvandlar en partikel till sin antipartikel , och P är paritet , som skapar en spegelbild av ett fysiskt system. Den starka kraften och den elektromagnetiska kraften är oföränderliga under den kombinerade CP-transformoperationen, men denna symmetri bryts något under vissa typer av svagt förfall . Historiskt föreslogs CP-symmetri av Lev Landau för att återställa ordningen efter upptäckten av paritetskränkning på 1950 -talet . Men 1964 visade James Cronin och Val Fitch att CP-symmetri också kan brytas.
| Symmetri i fysik | ||
|---|---|---|
| omvandling | Motsvarande invarians |
Motsvarande fredningslag _ |
| ↕ Sändningstid _ | Tidens enhetlighet |
…energi |
| ⊠ C , P , CP och T - symmetrier | Tidsisotropi _ |
... paritet |
| ↔ Sändningsutrymme _ | Rymdens homogenitet |
…impuls |
| ↺ Rotation av rymden | Isotropi av rymden |
… fart |
| ⇆ Lorentz-grupp (boostar) | Relativitet Lorentz kovarians |
… masscentrums rörelser |
| ~ Mätare transformation | Mätarinvarians | ... ladda |
Idén med paritetssymmetri är att fysikens ekvationer är invarianta under spegelinversion. Detta leder till förutsägelsen att spegelbilden av en reaktion (som en kemisk reaktion eller radioaktivt sönderfall ) sker på samma sätt som själva reaktionen. Paritetssymmetri observeras för alla reaktioner som endast är förknippade med elektromagnetism och starka interaktioner . Fram till 1956 ansågs paritetsbevarandelagen vara en av de grundläggande geometriska bevarandelagarna (liksom lagen om energibevarande och momentumbevarandelagen ). Men 1956 avslöjade en noggrann kritisk analys av de ackumulerade experimentella data av fysikerna Zhengdao Li och Zhenning Yang att paritetsbevarande inte hade testats i svaga interaktionsprocesser. De föreslog flera möjliga experiment. Det första experimentet var baserat på beta-sönderfallet av kobolt-60 kärnor och utfördes 1956 av en grupp ledd av Wu Jianxiong . Som ett resultat visade det sig att P-symmetrin kränks kraftigt i svaga interaktionsprocesser, eller, som kan visas, vissa reaktioner inträffar inte lika ofta som deras spegelmotsvarigheter.
I allmänhet kräver kvantfältteori i grunden symmetri under CPT-transformationer , där spegelreflektion och laddningskonjugering kompletteras med tidsreflektion. Därför, när P-symmetrin bryts, kan den fulla CPT-symmetrin för det kvantmekaniska systemet bevaras om en annan symmetri S hittas så att den allmänna PS -symmetrin förblir obruten. Denna knepiga plats i strukturen av Hilbert-rymden kändes igen kort efter upptäckten av paritetsöverträdelse, och laddningskonjugering föreslogs som den önskade symmetrin för att återställa ordningen.
Enkelt uttryckt är laddningskonjugering en enkel symmetri mellan partiklar och antipartiklar, så CP-symmetri föreslogs 1957 av Lev Landau som en sann symmetri mellan materia och antimateria. Med andra ord, en process där alla partiklar förändras med sina antipartiklar anses vara likvärdig med en spegelbild av denna process.
1964 visade James Cronin och Val Fitch (först tillkännagavs vid XII ICHEP- konferensen i Dubna ) att CP-symmetri också kan brytas, för vilket de fick 1980 års Nobelpris i fysik . Deras upptäckt visade att svaga interaktioner bryter inte bara laddningskonjugationssymmetrin C mellan partiklar och antipartiklar och paritetssymmetri P, utan också deras kombination. Upptäckten chockade partikelfysiken och väckte frågor som fortfarande behöver besvaras i själva kärnan av partikelfysik och kosmologi. Frånvaron av exakt CP-symmetri, men det faktum att symmetrin nästan observeras, skapade ett stort mysterium, som slutligen löstes endast med skapandet av teorin om elektrosvaga interaktioner .
| C, P och T | |
|---|---|
| |