Bine ați revenit la 8.701.
În această prelegere, vom
vorbi despre simetria CP
sau încălcarea CP.
În prelegerile anterioare,
am discutat
că interacțiunea slabă
nu este invariabilă în transformarea parității
și a conjugării sarcinii
.
Dar acum ne putem pune
întrebarea, ce zici de CP--
deci transformarea care
schimbă conjugarea și
transformarea parității.
Exemplul clasic
pentru a arăta încălcarea parității
este dezintegrarea unui pion.
Deci avem aici acest
pion de sarcină cu spin 0.
Și se descompune într-un muon
și un neutrin, un anti-muon
și un neutrin.
Și așa că, din moment ce neutrinul
este stângaci,
dezintegrarea... [INAUDIBILĂ] care
vine pe muon
trebuie să fie și stângaci.
Deci, dacă faceți
transformarea de paritate a acestei dezintegrare,
vedeți că
muonul rezultat ar fi dreptaci.
Pe de altă parte,
nu există neutrini dreptaci.
Și, prin urmare, această
degradare nu este posibilă.
Deci aceasta nu este...
deci această simetrie în oglindă
nu este realizată în natură,
ca o consecință a
interacțiunii slabe.
Deci, în mod similar, am putea face o
transformare a sarcinii, o
conjugare a sarcinii, a acestei dezintegrari.
Deci transformi particulele
în antiparticule.
Și găsiți aici
acest antineutrin,
care este stângaci.
Și, de asemenea, acestea nu
există în natură.
Deci paritatea sau
conjugarea încărcăturii nu
funcționează cu adevărat asupra acelor dezintegrari,
acele dezintegrari [INAUDIBILE].
Dar ce funcționează, dacă
aplicați paritatea și o
conjugare de sarcină, transformăm
pionul încărcat pozitiv
într-un pion cu sarcină negativă,
antimuonul într-un muon
și neutrino
într-un antineutrin.
Și vezi aici că
antineutrinul este dreptaci.  La fel și
muonul.
Și astfel că degradarea este
de fapt observată în natură.
Bun.
Așa că am salvat ziua.
Se pare că acel CP,
că interacțiunea slabă
este invariabilă în
transformarea CP.
Cu toate acestea, nu este chiar adevărat.
Gell-Mann și Pais au remarcat că
în sistemele de kaoni neutri
există un artefact.
Și adevărul este că
o particulă, un K0, se
poate transforma într-o antiparticulă
prin schimbarea ciudățeniei.
Și acest lucru este posibil în
acest tip de diagrame cu casete,
care includ o cutie
cu câteva W.
Și este ușor de observat că,
dacă ai putea pregăti un kaon,
acesta va oscila, pentru că
acele diagrame sunt posibile,
într-o antiparticulă.
Deci acum ce se întâmplă
acum cu CP aici,
dacă aplic CP pe un kaon, găsesc
un semn minus și un antikaon.
Deci, dacă doriți să
analizați acest lucru în continuare, este
posibil să doriți să găsiți
stările proprii pentru aceasta.
Și astfel pot fi găsite stările proprii
, precum și K1
și K2, care sunt amestecuri
ale K0 și anti-K0.
Și găsești aceste stări
simetrice, simetrice
și antisimetrice.
Bun.
Deci, dacă aplicați CP
pe stările proprii,
găsiți valori proprii
de 1 și minus 1. Se
pare că
durata de viață a dezintegrarii 1 a dezintegrarii 2,
acele stări proprii,
este foarte diferită.
Unul este 10 la minus
10, iar unul este de 5 ori 10
la minus 8.
Deci dezintegrarea 1 se descompune mult,
mult mai repede decât decay 2.
Deci, aceasta pune stadiul
unui test de încălcare a CP.
Deci ceea ce vei face este
să pregătești un fascicul de K0 și să
le lași să se degradeze.
Și numai după ceva timp,
studiezi din nou fasciculul,
care apoi ar trebui să fie
alcătuit numai din K2.
Deci, dacă în acel fascicul
observați descompunerea K2
în doi pioni, ați observat că
există din nou un amestec,
care încalcă CP.
Deci aveți un amestec de K1
într-un fascicul care ar trebui să fie doar
din K2.
Deci amestecul respectiv
va încălca invarianța CP.
Și exact asta s-a făcut.
Așa că Croning și Fitch au
preluat această idee.  Au pus bazele
unui experiment în
care au produs kaoni.
Le-au avut decadere.
Și apoi au studiat
mai târziu în fascicul
dacă ar putea găsi sau nu
descompunerea a doi pioni.
Și ei au
observat, într-adevăr, 42--
45 de descompunere de pioni, dezintegrari de doi pioni,
într-un total de 22.700 de descompunere.
Deci, asta înseamnă că acest fascicul K lung
, fasciculul kaon cu viață lungă,
este de fapt un amestec de
K2 cu o mică
componentă suplimentară a K1.
Deci aici au
observat încălcarea CP
prin amestecul
acelor state.
Și acest epsilon
vă oferă, știți,
dimensiunea puterii
încălcării CP.
Deci, iată o notă a lucrării.
Vom avea o altă
discuție în clasă
cu o prezentare a unui student,
Croning și Fitch.
Aici, acesta este Croning
și acesta este Fitch.
Se pare că Croning
este de fapt student,
sau a fost student, al lui
Enrico Fermi și a
lucrat și în Chicago.
Deci, acesta este un
arbore genealogic destul de interesant
aici, căruia îi
aparține și Jerry Friedman.
Jerry Friedman este o
facultate pensionară la MIT
și a descoperit că protonii
sunt formați din quarci.
Deci acesta este un
arbore genealogic foarte interesant.
Dacă aveți ceva timp,
poate doriți să vă uitați la asta.
Dar iată experimentul.
Deci iei protoni, îi
arunci într-un fascicul.
Încercați, cu acest magnet, să
filtrați o componentă neutră, să
scăpați de toți fotonii și
apoi să lăsați acest fascicul să se degradeze
și să căutați în spectrometru
dezintegrarea a doi fotoni.
Iată o imagine mai mare a
aceluiași spectru.
Așadar, aceasta este de fapt o
vedere explozivă a acestui lucru.
Deci ai caonii tăi,
kaonii neutri care vin, K2.
Și apoi
cauți descompunerea pionilor.
Instrumentarea și modul în care am
face acest lucru
fac parte din discuțiile ulterioare,
în care vorbim de fapt
despre detectoare mai detaliat.  În
regulă.
Așa că tocmai am văzut că Croning
și Fitch au observat încălcarea CP
într-un amestec de state.
Dar putem observa și
încălcarea CP în dezintegrari directe.
Iar exemplul clasic
aici este cazul
dezintegrarilor K long și semileptonice.
Deci, semileptonic aici înseamnă că
avem o dezintegrare a lui K lung,
o particulă neutră și un
pion încărcat, un electron
și antineutrin--
sau s-ar putea foarte bine să se descompună și
într-un pi minus, un pozitron
și un neutrin.
Și se dovedește, când
numărați cu adevărat acele evenimente
și efectuați un
experiment precis,
că cei K preferă
dezintegrarea pozitronilor
decât dezintegrarea electronilor.
Și astfel,
cantitatea fracțională a acestui dezechilibru
este de 3 ori 10 la minus 3.
Deci, acesta este un efect destul de mic
, din nou, al încălcării CP
aici în dezintegrari directe.
De atunci,
încălcarea CP a
fost demonstrată și în
dezintegrarea mezonilor B.
Și programul de
studiere a mesonilor B
este o mare parte a
experimentului LHC de la LHC.
Există, de asemenea, experimente
în Japonia în prezent,
care studiază mezonii B pentru a
afla mai multe despre sistemele B.
Sunt în
derulare și teste, pentru cei
care au ascultat colocviul
de luni, în
sectorul neutrini.
Deci aici avem o
parte complet diferită,
deci nu quarcii sunt implicați în
interacțiunea slabă, ci neutrinii.
Și deci întrebarea
este dacă
în acel sector al fizicii, acel
sector al modelului standard, există sau nu
încălcarea CP.
Acestea sunt aspecte pe care le vom
discuta mai târziu când vom vorbi în mod
specific despre neutrini.
Înainte de a încheia, încă
câteva observații
despre simetria materie-antimaterie
.
Așa că unul dintre cele mai mari mistere
din fizică, aș pretinde,
este faptul că suntem chiar
aici pentru a pune această întrebare.
Deci,
se pare că există mai multă materie
în univers decât antimaterie.
Pornești de la un big bang, a
existat această simetrie,
iar acum trăim într-un univers
dominat de materie.
Deci, cum este posibil acest lucru?
Deci, în 1967, Zaharov
a propus că acest lucru
este posibil într-un sistem în care
numărul barionului este încălcat.
Deci aceasta este o
afirmație aproape banală.
Dacă porniți de la
un număr egal
de barioni și antibarioni,
atunci suma este 0.
Numărul barionilor
este 0 al acestui sistem.
Și ajungi într-un sistem
care este dominat de barioni,
atunci numărul barionului
trebuie încălcat.
Dar există și necesitatea
încălcării CP în asta.
Așa că tocmai am văzut că acest lucru
se realizează în natură.
Dar cantitatea de încălcare a CP pe care o
observăm în sistemul pe care tocmai l-am
discutat nu este
suficientă pentru a explica simetria
materie-antimaterie pe care o
observăm în natură.
Deci mai sunt de găsit.
Există o nouă fizică care trebuie
căutată în încălcarea CP
la această întrebare generală.
Și, de asemenea, este
nevoie ca acțiunile
să fie în
dezechilibru, ceea ce înseamnă
că nu revine
procesele pe măsură ce mergi înainte.  Un
alt punct de
discuție, pe care nu voi
intra în multe detalii
în această prelegere,
este că teoria noastră cuantică a
câmpului, care
descrie modelul cvasi-standard
și descrie
interacțiunea
particulelor, este invariantă
și transformările CPT.
Asta înseamnă că,
dacă CP este încălcat,
inversarea timpului nu poate
fi o simetrie.
Deci, în sensul că a merge înapoi
și înainte în timp nu
este simetric.
Și poți testa asta.
Puteți proiecta experimente
care testează [INAUDIBIL] faptul.  De
asemenea, puteți proiecta experimente
care testează direct CPT.
Dar acestea sunt
toate întrebările interesante,
dar nu vom aborda niciuna
dintre acestea în această prelegere.
Vom reveni, totuși,
la înțelegerea
originii încălcării CP
în modelul standard când vom
vorbi mai detaliat
despre interacțiunea slabă.