.
Квантовая теория Масса ядра Атомные ядра момент ядра радиоактивность Альфа-распад Бета-распад Гипотеза нейтрино Гамма-излучение Дейтрон Резонансное возбуждение кварки и лептоны частицы и античастицы Космические лучи Распад протонов

Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

Зарядовое сопряжение. Зарядовая четность

    Частицу и античастицу отличают знаки зарядов (электрического заряда (Q), барионного числа (B), лептонных чисел (Le, ,), странности (s), шарма (c), красоты (b), истины (t)). Операция зарядового сопряжения переводит частицы в античастицы, т.е. меняет знаки зарядов, оставляя неизменными пространственные переменные x, импульс p и момент импульса J.

 

x, p, J, Q, B, Le, lmu, ltau, s, c, b, t

x, p, J, -Q, -B, -Le, -lmu, -ltau, -s, -c, -b, -t

(1)

Оператор заряда  не коммутирует с оператором зарядового сопряжения
|Q> = q|Q>,(2)
|Q> = |-Q>,
  |Q> = |-Q> = -q|-Q>,

(3)

|Q> = q|Q> = q |-Q> = q|-Q>,
(-)|> = 2q|-Q> /=0.

(4)

Аналогичные соотношения существуют и для величин B, Le, lmu, ltau, s, c, b, t. Таким образом для заряженных частиц не существует уравнения на собственные значения оператора зарядового сопряжения:

|Q> = lambdaс|Q>.

(5)

    Соотношение (5) имеет место только для истинно нейтральных частиц или для нейтральных систем: частица-античастица.
    В этом случае lambda1.gif (56 bytes)с = +1 и называется зарядовой четностью.
    Зарядовая четность фотона lambda1.gif (56 bytes)с = -1, так как векторный потенциал, описывающий фотон, создается зарядами и токами, и он должен менять знак в результате зарядового сопряжения.
    Из того факта, что существует электромагнитный распад:

pi0arrow.gif (70 bytes)2гамма

(6)

и не наблюдается распад:

pi0noarrow.gif (73 bytes)3гамма

(7)

следует, что lambda1.gif (56 bytes)с(pi0) = +1.
    Зарядовая четность  lambda1.gif (56 bytes)с системы частица + античастица определяется соотношением:

lambda1.gif (56 bytes)с = (-1)l+s = (-1)j,

где l - орбитальный момент относительного движения, j - суммарный момент пары частица-античастица.     Проведем операцию зарядового сопряжения для сильного распада ro1.gif (63 bytes)0-мезонаro1.gif (63 bytes)0------>pi+ + pi-.Так как |ro1.gif (63 bytes)0> = |ro1.gif (63 bytes)0>, |> = |>,то в результате операции C получим ту же реакцию:
vecp1.gif (73 bytes)
С:s034_4.gif (208 bytes)vecp1.gif (73 bytes)
В результате C-преобразования получается наблюдаемый в природе процесс.    Операция зарядового сопряжения для случая слабого распада pi1.gif (61 bytes)--мезонаpi1.gif (61 bytes)-------> + .показана ниже
vecp1.gif (73 bytes)
s034_7.gif (106 bytes)vecj1.gif (64 bytes)
С:s035_4.gif (214 bytes)vecp1.gif (73 bytes)
s034_7.gif (106 bytes)vecj1.gif (64 bytes)
    В результате C-преобразования получается мюонные антинейтрино с отрицательной спиральностью, которые в эксперименте не наблюдаются. Следовательно, в слабых взаимодействиях C-инвариантность нарушается.
 Закон сохранения зарядовой четности
   Сильные и электромагнитные взаимодействия инвариантны относительно преобразования зарядовой четности. В слабых взаимодействиях зарядовая четность не сохраняется.

На главную