Квантовая физика. Водный курс - Гольдин Л.Л.
Скачать (прямая ссылка):
разлетелись после соударения, в обратную сторону, то вся картина
рассеяния повторится в обратном порядке.
При изменении знака времени все ядерные процессы пойдут в обратном
направлении, пройдут через те же стадии и приведут к состояниям, которые
раньше были начальными (только скорости изменят свое направление, как это
и должно происходить с первыми производными по времени). Так что
классическая физика и физика сильных взаимодействий к Т-преобразованию
нечувствительны. До 50-х годов 20-го столетия физики были убеждены в том,
что нечувствительность к С-, Р- и Т-преобразованиям, или С-, Р- и Т-
симметрия, является одним из основных законов природы, так же, как,
например, законы сохранения энергии и импульса. Говоря современным
языком, предполагалось, что все законы физики должны сохранять С-, Р- и
Т-четности. Этим требованиям должны были удовлетворять и все
предлагавшиеся новые теории. Оказалось, однако, что при слабых
взаимодействиях ни одно из этих утверждений несправедливо. Объясним, как
это было показано.
В 1956-57 годах было обнаружено, что рождающиеся при -распаде электроны
продольно поляризованы. Это означает, что их спин направлен не как
угодно, а преимущественно параллельно направлению их движения (точнее -
противоположно этому направлению). Или, как еще говорят, электроны при -
распаде имеют преимущественно "левую поляризацию". Слово
"преимущественно" мы использовали потому, что степень поляризации
электронов равна не единице, a v/c, где v - скорость электронов, а с, как
всегда, - скорость света. Не следует думать, что электроны всегда имеют
левую поляризацию. Они могут иметь любую поляризацию или не иметь ее
вовсе. Мы говорим здесь об электронах, рождающихся при -распаде, и только
о них.
Посмотрим, как процесс -распада выглядит в зеркале. (Напомним, что либо
зеркал должно быть три, либо - если зеркало одно - его направление должно
быть правильно выбрано.) Скорость, как всякий вектор, при отражении
изменит знак, а спин, т. е. момент импульса, свой знак сохранит. При
наблюдении в зеркале мы увидим, что рождающиеся при -распаде электроны,
преимущественно имеют не левую, а правую поляризацию. Явление,
наблюдаемое в зеркале, отличается от исходного. Иначе говоря, при -
распаде P-четность не сохраняется. Здесь следует подчеркнуть, что -распад
происходит под действием сил слабого взаимодействия. Итак, при слабом
взаимодействии P-с и м м е т р и я нарушается.
454
Глава 16
Продолжим рассмотрение /3-распада. Обратимся к /3+-распаду. В таких же
опытах было обнаружено, что рождающиеся при /3+-распаде позитроны
преимущественно "право поляризованы". Значит, переход от электронов к
позитронам, т. е. С-преобразование - влечет за собой изменение левой
поляризации на правую, т. е. при /3-распаде и С-четность не сохраняется.
Слабое взаимодействие нарушает, как Р-, так и С-четность.
В течение некоторого времени сохранялось убеждение (JI.Д.Ландау), что при
слабом взаимодействии сохраняется CP-четность, т. е. что слабое
взаимодействие не приводит к изменениям, если С- и Р-преобразования
произвести одновременно. Оказалось, что и это не так. Это было доказано
при изучении распада К°-мезонов. Мы не будем рассматривать этот вопрос
подробнее.
В настоящее время господствует убеждение, что законы природы инвариантны
только по отношению к СРТ-преобразованиям, иначе говоря, к одновременному
применению всех трех преобразований. Это утверждение даже получило
название "СРТ-теоремы". СРТ-и н -вариантность лежит в основе всех
существующих теорий. Здесь следует заметить, что СРТ-инвариантность
достаточна для того, чтобы были равны массы и электрические заряды (с
точностью до знака) частиц и античастиц. Конечно, и это утверждение
должно быть экспериментально проверено. Проще всего это сделать,
проверяя, действительно ли частицы и античастицы имеют одинаковые массы.
Для такой проверки нельзя сравнивать массы протона и антипротона, потому
что соответствующие измерения приходится производить в совершенно разных
опытах: что хорошо для стабильного протона, не годится для антипротона.
Нельзя производить эти опыты и с электронами и позитронами. Такие опыты
сейчас производятся на К+ и if--частицах. Различие масс этих частиц пока
не обнаружено. Следует надеяться, что его и нет. Однако, необходимая
точность в этих опытах пока не достигнута.
§ 87. Элементарные частицы и космос
Теория элементарных частиц позволяет пролить свет на происхождение и
динамику Вселенной в первые минуты ее существования. Эта динамика во
многом определила сегодняшнее состояние и свойства мира.
Вселенная - наш дом. Наша планета Земля - это одна из планет, вращающихся
вокруг "нашей" звезды - Солнца. Солнечная система сравнительно невелика.
Расстояние Земли от Солнца составляет всего 8 световых минут. Световая
минута это расстояние, которое свет проходит в течение 1 минуты. Как
нетрудно найти, это расстояние рав-
§ 87. Элементарные частицы и космос
