32. Несохранение пространственной четности. Комбинированная четность.

tetta-tau - проблема и ее разрешение.

В 1954-1956 гг возникла «tetta-tau» проблема, в которой не выполнялся з-н сохранения четности. Суть проблемы: два странных мезона tetta^+ и tau^+ обладают разными схемами распада:

Tetta^(+) -> pi^(+) + pi^(-); tau^(+) -> pi^(+) +pi^(+) +pi^(-);

При этом, совпадая во всех остальных отношениях. На лицо их различная четность (что и подтверждено экспериментально). Для разрешения этой проблемы в 1956 г Ли и Янг высказали гипотезу о несохранения четности в процессах, обусловленных слабым взаимодействием. Позже эта гипотеза была подтверждена экспериментально (опыт Ву). Поэтому tetta^+ и tau^+ объединили в одну частицу К^+.

Позже обнаружено, что отсутствие законов сохранения присуще всем явлениям, обусловленных слабым взаимодействием.

Понятие о комбинированной инверсии;

В 1957 г независимо Ландау, Салам, а также Ли и Янг высказали прицип инвариантности слабого взаимодействия относительно преобразования комбинированной инверсии.

Комбинированная инверсия: C^*P^, где C^ - зарядовое сопряжение*P^ - пространственная инверсия.

Ее введение подразумевает отсутствие инвариантности и по C^, что и подтвердилось экспериментально.

Сильное взаимодействие инвариантно относительно C^ и P^ по отдельности и C^*P^ ничего нового не дает. В слабом же взаимодействии инвариантность относительно C^*P^ может дать новые правила отбора.

комбинированная четность.

Комбинированная четность: etta_cp=etta_c*etta_p – это собственное значение оператора C^*P^.

Комбинированная четность сохранается во всех процессах.

Обращение времени и СРТ-теорема, выводы из нее.

Обращение времени: Т^ - оператор замены t на –t. Этот оператор не эрмитов, и ему нельзя сопоставить временную четность. Поэтому он не порождает никаких з-ов сохранения.

Однако он все же приводит к ряду запретов на некоторые состояния и равенству нулю собственного дипольного момента частицы.

Теорема: осуществим С^*Р^*Т^ – преобразование, состоящее в последовательном выполнении операций обращения по времени Т^, пространственной инверсии Р^ и зарядового сопряжения С^. В результате начально и конечное состояние процесса поменяются местами, частицы заменятся соответствующими античастицами, импульсы останутся неизменными, а проекции спинов изменят свои знаки. Этот новый процесс радикально отличен от первоначального, но он также может протекать, причем с той же вероятностью, что и исходный.

Она доказана на основе общих принципов инвариантности и причинности.

Следствия:

массы и времена жизни частицы и античастицы строго равны.

э/м моменты частицы и античастицы отличаются только знаком.

«антигравитации» нет, т.е. взаимодействия частицы и античастицы с гравитационным полем одинакова.

существование Т^ инвариантности

Не обнаружено ни одного эксперимента, противоречащего СРТ теореме.

Несохранение комбинированной четности.

В 1964 г Кронин, Фитч, Кристенсон и Турле зарегистрировали двухпионные распады долгоживущих нейтральных каонов:

К0/L -> pi^(+) + pi^(-) чуть позже найден еще и К0/L -> pi^(0) + pi^(0)

Который абсолютно запрещен законом сохранения комбинированной четности. Далее обнаружилась и ассиметрия между лептонными распадами долгоживущих каонов:

К0/L -> pi^(-) +e^(+) + neutrino_e К0/L -> pi^(-) +mu^(+) + neutrino_mu

И сопряженный им распад: К0/L -> pi^(+) +e^(-) + neutrino_e~ К0/L -> pi^(+) +mu^(-) + neutrino_mu~ Повидиммому, нарушение С^*Р^ инвариантности присуще не только каонам. Только по каким-то динамическим причинам они оказываются наиболее чувствительными к этому эффекту.

Следствие1: нарушение С^*Р^ инвариантности приводит к абсолютному различию между частицами и античастицами. Нарушение С^*Р^ инвариантности равнозначно нарушению Т^ инвариантности. Поэтому обнаружена и стрела времени в микромире, т.е. необратимость элементарных процессов.

Нарушение С^*Р^ инвариантности привлекается к объяснению наблюдаемой барионной ассиметрии Вселенной.

Следтвие2: в рамках кварковой модели нарушение С^*Р^ инвариантности может быть естественно описано только в случае если общее число разновидностей кварков не менее шести.