Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Зарядовая симметрия
Сильные и эл.-маги. взаимодействия инвариантны относительно операции зарядового сопряжения: замены всех частиц на соответствующие им античастицы. Эта С. не является пространственной и рассматривается в этом разделе из-за её связи с CP Г-симметрией. Зарядовая С. приводит к закону сохранения особой величины — зарядовой чётности (илн С-чётности), характеризующей истинно нейтральную частицу (или систему частнц, не обладающую к.-л. зарядом), переходящую сама в себя при зарядовом сопряжении.
C .P-симметрия
С. гамильтониана относительно преобразования пространственной инверсии одновременно с зарядовым сопряжением (комбиниров. инверсия) наз. С Р-симметрией. Поскольку сильные и эл.-маги. взаимодействия симметричны относительно каждого из этих преобразовании, оии симметричны и относительно комбиниров. инверсии. Однако относительно этого преобразования оказываются симметричными и слабые взаимодействия, к-рые не обладают С. по отношению к преобразованию инверсии и зарядовому сопряжению в отдельности. С. процессов слабого взаимодействия относительно комби-ниров. инверсии может служить указанием на то, что отсутствие зериальной С. в них связано со структурой элементарных частиц и что античастицы по своей структуре являются как бы «зеркальным изображением» соответствующих частнц. В этом смысле процессы слабого взаимодействия, происходящие с к.-л. частицами, и соответствующие процессы с их античастицами связаны между собой так же, как и явления в оптич. изомерах.
о
Открытие распадов долгоживущих К^-мезоиов иа
два я-мезона и наличие зарядовой асимметрии в распа-
о ~ ~ о
дах — я+е-уе(я+ц-у„) и К —*¦ л~е+\'е(л-|x+vj (см.
К-мезоны) указывают на существование сил, несимметричных относительно комбиниров. инверсии. Пока ие установлено, являются ли эти силы малымп добавками к известным фундам. взаимодействиям (сильному, эл.-магн., слабому) или же имеют особую природу. Возможно, что нарушение CP-симметрии связано со спонтанным нарушением С. физ. вакуума в нашей области Вселенной.
Симметрия относительно обращения времени (T)
Благодаря существованию CPT- и СР-сішметрий как для сильных, так и для электрослабых взаимодействий (исключая взаимодействие, нарушающее СР-симметрию) выполняется С. относительно обращения времени. Она означает, что любому движению под действием этих сил соответствует в природе симметричное движение, при к-ром система проходит в обратном порядке все состояния, что и в первоначальном движении, ио с изменёнными на противоположные направлениями скоростей частиц, спинами и магн. полями. Из Г-симметрии следуют соотношения между прямыми и обратными реакциями, позволяющие экспериментально проверять выполнение Г-инвариантностн в разл. процессах (CM. Детального равновесия принцип), а также ряд др. заключений (см., напр., Крамерса теорема) .
Симметрия относительно перестановки
одинаковых частнц
При квантово механич. описании систем, содержа щих одинаковые частицы, эта С. приводит к принципу неразличимости одинаковых частиц, к полной их т о ж-дествениости. Волновая ф-ция системы симметрична относительно перестановки любой пары одинаковых частнц с целым спином (т. е. перестановки их пространственных и спиновых переменных) и антисимметрична относительно такой перестановки для частиц с полуцелым спином. Связь спина и статистики является следствием релятивистской инвариантности теорин п тесно связана с CP Г-теоремой.
Симметрия (или антисимметрия) волновой ф-ции относительно перестановки одинаковых частиц является простейшим (одномерным) представлением группы перестановок. В принципе математически возможно существование более сложных (многомерных) представлений этой группы (см. Парастатистика). Реальные более сложные типы С. возникают отдельно для координатных (или спиновых) волновых ф-цин одинаковых _А_ частиц, когда рассматриваются перестановки только 507
СИММЕТРИЯ
СИММЕТРИЯ
’ координат (или только спииов) одинаковых частиц (см. Юнга схемы).
Внутренние симметрии
Под внутренними С. понимают С. между частицами (в квантовой теории поля — между полями) с различными внутренними квантовыми числами. Среди различных внутр. С. можно выделить глобальные С. и локальные С.
Глобальные С. Примером такой С. является инвариантность лагранжиана относительно следующих калибровочных пребразований входящих в иего полей:
^<-^=ехр(*о&)1Ь, =(^*) exP (“iaCiK (1)
где а — произвольное число, а числа Qi фиксированы для каждого поля Эта инвариантность приводит к аддитивному закону сохранения заряда =
= const. Наряду с электрическим в качестве зарядов могут выступать и др. заряды: бариониый, лептонный, странность и т. д. Инвариантность относительно преобразования (1) выполняется, когда в лагранжиан сим-
2 2
метрично в виде комбинации (^ ) входят два
«I 12
действительных поля и tyiv (с одинаковыми массами). В этом случае они могут быть заменены комплексными полями
^=1/1/2(^!+^) и ^* = 1ZvrI(l|5*—
Преобразование (1) отвечает преобразованию «поворота» полей вокруг фиксиров. оси:
