Зарядовое сопряжение
Заря́довое сопряже́ние (С-преобразование) — операция замены частицы на соответствующую античастицу (напр., электрон на позитрон).
Оператор зарядового сопряжения обозначается [math]\displaystyle{ \hat{C} }[/math]. По определению, [math]\displaystyle{ \tilde{X} = \hat{C} X }[/math], где[math]\displaystyle{ X }[/math] волновая функция частицы, [math]\displaystyle{ \tilde{X} }[/math] - волновая функция античастицы. Оператор зарядового сопряжения [math]\displaystyle{ \hat{C} }[/math] является эрмитовым, поэтому он описывает некоторую физическую величину. При измерении этой физической величины можно получить лишь одно из собственных значений [math]\displaystyle{ \eta_{C} }[/math] оператора [math]\displaystyle{ \hat{C} }[/math]: [math]\displaystyle{ \hat{C} X = \eta_{C} X }[/math]. Квантовое число [math]\displaystyle{ \eta_{C} }[/math] называется зарядовой четностью[1][2].
Зарядовая чётность
Зарядовая чётность (С-чётность) — одно из квантовых чисел истинно нейтральной частицы (или другой квантовомеханической системы), определяющее поведение её вектора состояний при зарядовом сопряжении. При операции зарядового сопряжения волновая функция такой частицы умножается на значение С-чётности, то есть меняет знак (зарядово нечетная частица) либо остаётся прежней (зарядово чётная частица). С-чётность является мультипликативным квантовым числом.
При сильных, электромагнитных, и, согласно общей теории относительности, гравитационных взаимодействиях[3] выполняется закон сохранения зарядовой чётности, при слабом взаимодействии он нарушается.[4] Это следует уже из первого опыта Ву Цзяньсюн с сотрудниками, доказавшего несохранение пространственной чётности в слабом взаимодействии.
Зарядовая чётность фотона отрицательна: С = −1 (это можно увидеть из того, что при зарядовом сопряжении электрические заряды меняют знак, поэтому и электромагнитные поля, квантами которых являются фотоны, тоже должны изменить знак, чтобы эволюция системы не изменилась). В любых процессах, обусловленных электромагнитным или сильным взаимодействием, зарядовая чётность сохраняется. Вследствие этого, при любых электромагнитных процессах невозможно превращение нечётного числа фотонов в чётное и наоборот (Теорема Фарри).
Зарядовая чётность пиона [math]\displaystyle{ \pi^{0} }[/math] положительна. Это следует из его распада на два фотона за счёт электромагнитного взаимодействия: [math]\displaystyle{ \pi^{0} \rightarrow \gamma + \gamma }[/math]. В силу сохранения зарядовой чётности получаем: [math]\displaystyle{ \eta_{C}(\pi^{0}) = \eta_{C} (2 \gamma) }[/math]. Зарядовая чётность является мультипликативным квантовым числом, поэтому [math]\displaystyle{ \eta_{C}(\pi^{0}) = \eta_{C}(\gamma) \eta_{C} (\gamma) = (-1)(-1)= +1 }[/math][1].
См. также
Примечания
- ↑ Перейти обратно: 1,0 1,1 Наумов А. И. Физика атомного ядра и элементарных частиц. - М., Просвещение, 1984. - С. 276-277
- ↑ Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Квантовая механика. - М., Наука, 1972. - с. 306-308
- ↑ В. Паули Нарушение зеркальной симметрии в законах атомной физики // Теоретическая физика 20 века. Памяти Вольфганга Паули. — М., ИЛ, 1962. — c. 383
- ↑ Герштейн С. С. Зарядовое сопряжение // Физика микромира. - М., Советская энциклопедия, 1980. - с. 172
Для улучшения этой статьи по физике желательно: |