Еще ответы (1120839), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Значит состояния систем, участвующих в такихвзаимодействиях, можнохарактеризоватьопределённой чётностью –положительной ( (r )  (r ) ) или отрицательной ( (r)   (r) ). Есличётность не сохраняется, то состояние  можно представить каксмесь состояний с положительной и отрицательной чётностью:  a   b  , a2  b2 1.Такое состояние (a  0, b  0) не будет собственным состояниемоператора чётности P̂ , так какP̂   a P̂    b P̂    a   b   p, где p  1 или 1.Отношение b/a может служить мерой несохранения чётности.Нарушение чётности максимально, если b2 .

Экспериментальные1 a2данные свидетельствуют о том, что в сильных взаимодействияхчётность сохраняется. Установлено, что в таких взаимодействиях2bвероятн возникн примеси состояний с противоп чётностью a  1013.Чётность, как уже отмечалось, сохраняется и в электромагнитныхвзаимодействиях. Т.к. интенсивность элмаг взаимодействийзначительно ниже интенсивности сильных взаимодействий, пределстепени сохранения чётности в элмаг процессах примерно на двапорядка менее жёсткий.Чётность не сохраняется в слабых взаимодействиях. Учёт этоговзаимодействия в тех процессах, где доминирует сильное иэлектромагнитное взаимодействие, приводит к тому, что к состояниюс данной чётностью добавляется примесь состояния спротивоположной чётностью. Типичная величина такой примеси ватомных и ядерных состояниях 106107.Операцияпространственнойинверсииr  r эквивалентна двумпоследовательнымоперациям:1) отражение в плоскостиxOy2) поворот на угол 180o вокруг оси Oz.Так как инвариантность физических законов к вращениям невызывает сомнения, то вместо полной пространственной инверсииможно ограничиться зеркальным отражением.Элмаг взаимодействие инвариантно относительно пространственнойинверсии.

Это же справедливо для сильного и гравитационноговзаимодействий. парадокс.  и   два символа одной и той же частицы (мезона),которая сейчас называется K  . Ранее полагали, что  и   разныечастицы. Многие их характеристики совпадали – электрическиезаряды, массы, спины (нулевые). Однако способы распада былиразными:  0(21%),   K  (5.6%)      8Оба распада долгие ( 10 сек) и слабые. Так как спины   и  нулевые, то чётность   должна быть положительной, а чётность   отрицательной.

Действительно, чётность двухпионной системы P P (1)L. Так как спины пиона и   равны 0 ( J   J   0), то L  0 и,поскольку P  1, то P  (1)( 1)( 1)0  1.В случае   , также имеющего нулевой спин, P  (1)( 1)( 1)( 1)0 1.Итак, возникла дилемма: либо существуют практически идентичныечастицы с противоположными чётностями, либо чётность несохраняется в слабых взаимодействиях.В опыте Ву изучался -распадполяризованных (с определённым60направлением спина) ядер Co6060по27 Co28 Ni  e   e и измерялось количество электронов, испущенных60двум противоположным направлениям – по спину J ядра Co ипротив спина.При такомотражении (и ориентацииспина J ядра 60Co _|_ плоскости зеркала)направление вылета электрона меняетсяна противоположное, а вектор спинаядра остаётся неизменным.Инвариантность относительно отражениятребовала, чтобы в обоих случаяхрегистрировалось одинаковое число электронов.

Оказалось, однако,что электронов вылетаетбольше (в 1.5 раза) в направлениипротивоположном J , чем в направлении J .Таким образом, было доказано, что чётность в слабыхвзаимодействиях не сохраняется.Вопрос 27Определим операциюзарядового сопряжения как операциюзамены знаков всех аддитивных квантовых чисел (зарядов) напротивоположные.

При этом масса, импульс и спин не меняются.Этооперация, переводящаячастицу в античастицу и наоборот:С частица  античастица , С античастица  частица .СОбнаружение того, что у частиц и античастиц (нейтрино иантинейтрино) поляризация различна, сокрушило зарядовуюсимметрию. Зарядовая симметрия означает, что если существуеткакой-либо процесс с участием частиц, то при замене их наантичастицы (зарядовом сопряжении), процесс также существует и стой же вероятностью.У нейтрино  е и антинейтрино  е спиральность различна (1 и 1) иразлично Lе (1 и 1). При зарядовом сопряжении они переходят внесуществующие в природе объекты:СеСеСˆ Le  1, h  1Сˆ Le  1, h  1Сˆ Le  1, h  1Сˆ Le  1, h  1,.В слабых взаимодействиях нарушаются одновременно P- и Cинвариантность.

C-инвариантность имеет место для сильных иэлектромагнитных взаимодействий.Если над  е осуществить операцию пространственной инверсии Р ,то получим несуществующий объект – нейтрино со спиральностью h 1 и Lе  1. Однако,если затем совершить над полученнымобъектом операцию С , то вновь получим реальныйобъект  е (h  1,Lе  1). Аналогично, применение операции Р , а затем С над  епереводитего в реальный объект  е .

Последовательность операцийР Результат CP-преобразования (комбинированной инверсии)  е и е следующий:СР  е  Le  1, h  1   е ,СР  еLe  1, h  1   е .Т.о., для нейтрино и антинейтрино операция, переводящая частицу вантичастицу, это не C, а CP-преобразование.Было высказано предположение, что хотя в слабыхвзаимодействиях нет отдельно P- и C-инвариантности, но есть CP-инвариантность. Ставилось большое число экспериментов попроверке CP-инвариантности в слабых процессах.Изучались распады покоящихся   -мезонов, идущие с нулевымотносительным орбитальным моментом образующихся лептонов.     .имеет нулевой спин ( J   0). В то же время J   J  1/2.

Такимобразом, при P- и C-инвариантности возможны четыре вариантараспада ,покоящихсяудовлетворяющихзаконамсохраненияимпульсаиуглового момента.Вприродереализуются лишьслучаи «б» и «в» с «правильной» спиральностью для   и   .Вылетающие в этих случаяхи   в силу законов сохраненияимпульса и момента количества движения «навязывают»  и соответственно левую и правую спиральность. Такие спиральностидля   и   были бы запрещены, если бы они былиультрарелятивистскими (т.е. v  c).

Однако распад пиона изсостояния покоя идёт с малым энерговыделением (34 МэВ), мюонырождаются нерелятивистскими и могут иметь любые спиральности.Разрешённые варианты распада заряженного пиона «б» и «в»отличаются друг от друга CP-преобразованием и равновероятны, чтоподтверждено экспериментом.СР б  в ,СР б  в .Распад заряженного пиона происходит за счёт слабых сил и вданномраспадеCP-инвариантностьненарушается.Многочисленные эксперименты до 1964 г. согласовывались спредставлением о том, что слабые взаимодействия CP-инвариантны.Зарядовая чётностьЕсли операцию зарядового сопряжения применить дважды, тополучитсячастицас исходными квантовыми числами:2С частица  С античастица  частица .Имеет ли оператор С собственные значения? Если да, то они равны1и 1.

Действительно, уравнение на с.з. имеет видС частица   частица .Получаем  2  1 и   1. Таким образом, оператор С имеет такие жесобственныезначения, что и операторинверсии пространственнойР . Однако, в отличие от оператора Р , оператор С далеко не всегдаимеет собственные значения, т.е.

далеко не для всех частицилисистем частиц формально записанное соотношение С    имеетфизический смысл. Например, подействуем оператором С насостояние, описывающее   -мезон: С       .Получаем справа состояние(   ), отличное от исходного (   ). Этосвойство оператора С обусловлено тем, что он не коммутирует соператором заряда.Оператор зарядового сопряжения имеетсобственные значения лишь для истинно нейтральных частиц, таких,как ,  0 , ,  0 …, и для полностью нейтральных систем частиц (    ,е  е  и др.).Для таких частиц (систем) величина , называемая зарядовойчётностью, равна либо 1, либо 1. Зарядовая чётность сохраняетсяв сильных и электромагнитных взаимодействиях и нарушается вслабых.Рассмотрим фотон.

Он описывается векторным потенциалом A(r, t ) ,который создаётся зарядами и токами. Следовательно,он должен менять знак при операции зарядового сопряжения С А   А .Таким образом, зарядовая чётность фотона отрицательна (    1).Элмаг взаимодействиеС-инвариантно, и зарядовая чётностьсохраняется, легко приписать определённую зарядовую чётность  0 мезона.

Так как  0 →2, то он должен иметь положительнуюзарядовую чётность С  0  С             0 . Т. о., зарядоваячётность  0 положительна (   1).0Вопрос 28Формально операция обращения времени (T-преобразование)сводится к t  t, r  r . Эта операция меняет знаки у импульса имомента количества движения, превращая исходное движение вобратное. В соответствии с этим все события также происходят вобратном порядке, обратной последовательности.Уравнения Максвелла Т-инвариантны. Сильное взаимодействиетоже Т-инвариантно. Одно из следствий Т-инвариантности – равныевероятности прямых и обратных реакций a  b  c  d.Многочисленные проверки не обнаружили нарушения этогоравенства.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)