Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
взаимодействия, обладают общим свойством:
х) Experientia, vol, XIV/1, 1958, перепечатано в книге W. Pauli, Aufsatze
und Vortrage iiber Physik und Erkenntnistheorie, Braunschweig, 1961.
2) Буква С означает "charge" - заряд (англ.).
Нарушение зеркальной симметрии
377
каждой частице соответствует античастица. В случае электрически
заряженных частиц знак заряда античастицы противоположен знаку заряда
частицы. Однако не каждая подобная пара частиц с противоположным зарядом
обязательно составляет частицу и античастицу. Далее, нейтральной частице
также может соответствовать отличающаяся от нее античастица. Например,
недавно обнаруженный экспериментально антинейтрон при одинаково
направленном спине обладает магнитным моментом, противоположным моменту
нейтрона. Вопрос о том, можно ли с помощью закона сохранения разности
между общим числом "легких частиц" (лептонов) и "легких античастиц"
экспериментально различить нейтрино и антинейтрино, все еще остается
открытым1). Для соответствующей разности "тяжелых частиц" (барионов -
нуклонов и гиперонов) такой закон сохранения выполняется.
2. Пространственное отражение или инверсия JP. Эта операция изменяет
знак всех трех пространственных координат и, следовательно, каждому
правому винту сопоставляет левый винт. Операция пространственного
отражения позволяет отличить так называемые "аксиальные векторы" от
"полярных векторов". Собственно, только последние характеризуются длиной
и направлением, тогда как первые определяются поверхностью с направлением
обхода. Аксиальные векторы, называемые также псевдовекторами, при
отражении не меняют знака, а полярные векторы меняют знак на обратный.
Скорость - это полярный вектор, момент импульса, в частности, всякий
"спин" - аксиальный вектор.
Приписывание направления псевдовектору не инвариантно относительно
отражения; в его определении заключено различие левого винта от правого
винта. Инвариантным относительно вращения является задание нормали к
поверхности и направления обхода, что и определяет аксиальный вектор.
Однако выбор одного из двух возможных направлений этой нормали остается
условным. Направление нормали выбирается с помощью правила Ампера или
другого эквивалентного правила; например: если рассматриваемой
поверхностью является горизонтальная плоскость бумаги, то при обходе
против часовой стрелки направление нормали выбирается на читателя, т. е.
вверх; при обходе
г) См. статью By в этой книге, на стр. 290.- Прим. ред.
378
Вольфганг Паули
по часовой стрелке - вниз. Такие выражения, как "направление спина",
всегда следует понимать в указанном условном смысле.
В то время как из двух обычных (полярных) векторов можно образовать Р-
инвариантный скаляр (произведение длин векторов и косинуса угла между
ними), произведение полярного и аксиального векторов будет только
псевдоскаляром, хотя и инвариантным относительно поворотов системы
координат при пространственном отражении, но меняющим знак на обратный.
Чтобы определить такое псевдоскалярное произведение вместе со знаком,
необходимо сопоставить аксиальному вектору (поверхность с направлением
обхода) направление нормали, придерживаясь только что названного условия.
Тогда псевдоскалярное произведение будет произведением площади
поверхности, длины полярного вектора и косинуса угла между его
направлением и условно выбранным (не инвариантным относительно отражения)
направлением нормали к поверхности аксиального вектора.
Законы теории, инвариантной относительно пространственного отражения (Р-
инвариантная теория), не меняют своего вида, если этот псевдоскаляр
меняет свой знак; для каждого процесса существует другой равноправный
процесс, в котором псевдоскаляр имеет противоположный знак.
Слово четность (английское: parity, французское: parite) означает для
целых чисел подразделение их на четные и нечетные. Распространение этого
понятия на пространственное отражение оправдывается тем, что, согласно
квантовой механике, в случае инвариантности относительно
пространственного* отражения собственные состояния для всех
взаимодействий распадаются на "четные" и "нечетные" таким образом, что
волновые функции четных состояний не меняются при изменении знака всех
пространственных координат (инверсии), а волновые функции нечетных
состояний при этом меняют свой знак на противоположный. Определенное
таким образом число +1 для четных состояний и -1 для нечетных состояний и
называется четностью состояния.
Для взаимодействий, не обладающих Р-инвариантностыо, энергетические
состояния не обладают определенной четностью, поскольку волновые функции
при пространственном отражении уже не преобразуются таким простым
образом. В соответствии с общепринятым соглашением электрический заряд не
меняет своего знака при операции Р, так что электрическое поле пред-
Нарушение зеркальной симметрии
379
етавляет собой полярный, а магнитное поле - аксиальный вектор.
3. Обращение времени Т. Эта операция определяется так, что
