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宇称不守恒定律

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2022-02-15

宇称不守恒定律,是指在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称,由吴健雄用钴60验证。

中文名:宇称不守恒定律
外文名:CP violation
别   名:P破坏,P不守恒
提出者:李政道,杨振宁
提出时间:1956年
适用领域: 物理
应用学科:理论物理学
适用环境: 弱相互作用下的微观粒子


基本概述
宇称不守恒定律是指:在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称,由吴健雄用钴60验证。
科学界在1956年前一直认为宇称守恒,也就是说一个粒子的镜像与其本身性质完全相同。
1956年,科学家发现θ和τ两种介子的自旋、质量、寿命、电荷等完全相同,多数人认为它们是同一种粒子,但θ介子衰变时产生两个π介子,τ子衰变时产生3个,这又说明它们是不同种粒子。

假如宇称守恒的话 
深入研究
1956年,李政道和杨振宁在深入细致地研究了各种因素之后,大胆地断言:τ和θ是完全相同的同一种粒子(后来被称为K介子),但在弱相互作用的环境中,它们的运动规律却不一定完全相同,通俗地说,这两个相同的粒子如果互相照镜子的话,它们的衰变方式在镜子里和镜子外居然不一样!用科学语言来说,“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。
在最初,“θ-τ”粒子只是被作为一个特殊例外,人们还是不愿意放弃整体微观粒子世界的宇称守恒。此后不久,同为华裔的实验物理学家吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒”,从此,“宇称不守恒”才真正被承认为一条具有普遍意义的基础科学原理。
吴健雄用两套实验装置观测钴60的衰变,她在极低温(0.01K)下用强磁场把一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋,把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋,这两套装置中的钴60互为镜像。实验结果表明,这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异,而且电子放射的方向也不能互相对称。实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。

钴60放射出来的电子数宇称不守恒 
举例说明
我们可以用一个类似的例子来说明问题。假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方座位上,油门踏板在他的右脚附近;而汽车B的司机则坐在右前方座位上,油门踏板在他的左脚附近。汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板,使得汽车以一定的速度向前驶去;汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下——他逆时针方向开动点火钥匙,用左脚踩油门踏板,并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。汽车B将会如何运动呢?
也许大多数人会认为,两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是,他们犯了想当然的毛病。吴健雄的实验证明了,在粒子世界里,汽车B将以完全不同的速度行驶,方向也未必一致!——粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。

Tags:宇称不守恒定律,原子物理  
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