百科网

首页 > 文化教育 > 科学探索

科学探索

诺贝尔物理学奖:CP对称性违反

科学探索万象经验2023-06-19

在物理学中,对称性是指在某些变换下,物理定律或者物理系统不发生改变的性质。例如,如果我们把一个圆形的桌子旋转任意角度,它仍然是一个圆形的桌子,这就是旋转对称性。在粒子物理学中,有一些重要的对称性:电荷对称性(C),宇称对称性(P)和时间反演对称性(T)。

电荷对称性指的是,如果我们把一个带电荷的粒子换成它的反粒子(即电荷相反,其他性质相同的粒子),那么物理定律不变。例如,如果我们把一个电子换成一个正电子(电子的反粒子),它们在电磁场中受到的力仍然相同,只是方向相反。

宇称对称性指的是,如果我们把一个物理系统的空间坐标倒置(即做一个镜像反射),那么物理定律不变。时间反演对称性指的是,如果我们把一个物理系统的时间方向倒转(即让时间倒流),那么物理定律不变。

CP对称性是指电荷对称性和宇称对称性的乘积,也就是说,如果我们同时把一个带电荷的粒子换成它的反粒子,并且把它的空间坐标倒置,那么物理定律不变。CP对称性可以看作是物质与反物质之间的对称性。

在1950年代时,人们发现宇称对称性被弱相互作用所破坏。也就是说,在一些弱相互作用中,镜像系统里的反应概率比原来的反应概率低。这个发现震惊了物理学界,因为之前人们认为所有的基本力都是宇称守恒的。