CPT-setning

Den CPT Theorem (. NORSK c harge, p arity, t ime = ladning , paritet , tid , også kjent som CPT invarians av de fysiske lover henvist til) er en fundamental lov av fysikken, i 1954 av Gerhart Lüders og 1955 av Wolfgang Pauli plassert har vært. Den sier at enhver operasjon som av en annen mulig fremgangsmåte ved bytte av materie med anti og ytterligere refleksjon av rommet såvel som en reversering av retningen for tiden er tydelig er også i samsvar med de fysiske lover, gjør det mulig.

Gyldigheten av CPT-teoremet er en grunnleggende egenskap ved kvantefeltsteorien .

CPT-transformasjonen

En CPT-transformasjon utføres ved å utføre følgende tre diskrete transformasjoner etter hverandre :

  • C-transformasjon: utveksling av hver partikkel med sin antipartikkel og omvendt. Dette endres blant annet. ladet skiltet. Derfor kalles denne transformasjonen også ladningskonjugasjon .
  • P-transformasjon: inversjon av alle tre romkoordinatene til alle involverte partikler og strukturer. Denne transformasjonen kalles romlig refleksjon eller paritetstransformasjon. Det er (i det tredimensjonale tilfellet) identisk med en normal speiling der bare en romlig koordinat er invertert, og ytterligere 180 ° rotasjon rundt denne koordinataksen .
  • T-transformasjon: inversjon av tidskoordinatene til alle involverte partikler og strukturer, slik at prosessen blir reversert i tid. Denne transformasjonen kalles tids reversering .

Uvanlighet med hensyn til individuelle transformasjoner

Fysikkens lover, som beskriver prosesser der bare tyngdekraften og den elektromagnetiske interaksjonen er involvert, forblir uendret (uforanderlig) i hver av de tre beskrevne transformasjonene. Dette er spesielt tilfelle med alle prosesser i hverdagsfysikken. Med andre ord er det også

  • ladningsspeilet,
  • speilbildet,
  • motsatt av tid

så vel som alle kombinasjoner mulig.

Dette er imidlertid ikke lenger tilfelle hvis den svake interaksjonen er involvert. I elementær partikkelfysikk er for eksempel prosesser mulig hvis speilbilder ikke er kompatible med fysikkens lover. I dette tilfellet snakker man om brudd på speilsymmetrien, en såkalt paritetsbrudd . Den svake interaksjonen bryter også symmetrien med hensyn til ladningsspeiling og symmetrien med hensyn til tidsreversering. Hvis en av disse symmetriene er brutt, så er det også kombinasjonen av de to andre. For eksempel, i den svake interaksjonen, på grunn av brudd på tidssymmetrien, blir også CP-symmetrien brutt , noe som tilsvarer en kombinert anvendelse av ladningsreversering og romrefleksjon.

Om disse individuelle symmetriene kan brytes i prosesser som involverer den sterke interaksjonen, er ennå ikke avklart. Så langt er det imidlertid ingen eksperimentelle bevis for dette.

Grunnleggende

Selv om invariansene til de diskrete transformasjonene P og CP brytes i fysikk, sier CPT-teorem at fysikk er uforanderlig for den kombinerte anvendelsen av alle tre transformasjonene.

Wolfgang Pauli viste at hver teori er CPT-invariant hvis den oppfyller følgende krav:

Eksperimentell gjennomgang

Innen nøyaktigheten som kan oppnås i dag , er CPT-setningen bekreftet eksperimentelt. Imidlertid er det teorier som forutsier et brudd på CPT-teorem under denne nøyaktighetsgrensen, f.eks. B. noen kvantegravitasjon eller strengteorier. Nye eksperimenter, for eksempel ved Darmstadt-akselerasjonskomplekset FAIR, som for øyeblikket er under planlegging, eller ved CERN , skal underlegge gyldigheten av slike teorier for en nærmere undersøkelse.

Et CPT-brudd vil også resultere i et brudd på Lorentz-invariansen og dermed den spesielle relativitetsteorien , se Modern Tests of Lorentz invariance .

Se også

weblenker

hovne opp

  1. Blo P. Bloch: CPT-invariansetester i nøytralt kaonforfall. CERN, juni 2006. ( PDF; 0,2 MB; Particle Data Group on CPT tests with kaons, English).
  2. ^ Don Colladay, Alan Kostelecky: CPT-brudd og standardmodellen. I: Physical Review D. Volum 55, 1996, s. 6760-6774, doi : 10.1103 / PhysRevD.55.6760 (engelsk).
  3. ^ J. Bernabeu, NE Mavromatos, J. Papavassiliou: Ny type CPT-brudd for korrelerte EPJ-stater. I: Physical Review Letters. Volum 92, 2004, 131601, doi : 10.1103 / PhysRevLett.92.131601 (engelsk).
  4. ↑ Rainer Scharf: CPT test med antiprotonic helium. I: pro-physik.de. 2. mars 2007.
  5. ↑ Kjeld Eikema: The Anti Hydrogen Prosjekt: CPT teorem og antimaterie. Max Planck Institute for Quantum Optics (MPQ), 20. mars 2000 (engelsk, innledning til CPT-eksperimenter med anti-hydrogen).
  6. ^ OW Greenberg: CPT-brudd innebærer brudd på Lorentz Invariance. I: Physical Review Letters. Volum 89, 28. januar 2002, 231602, doi : 10.1103 / PhysRevLett.89.231602 (engelsk).