Symetria ladunkowo-przestrzenna CP

Home I'M LOST!


Kazda czastka elementarna ma swoj odpowiednik - antyczastke. Sa one pod wieloma wzgledami identyczne: maja jednakowe masy, czasy zycia... Maja natomiast przeciwne ladunki elektryczne (np. proton ma ladunek dodatni, a antyproton ma ladunek ujemny) oraz liczby kwantowe, takie jak dziwnosc, powab, ladunek barionowy, liczba leptonowa... Czastki i antyczastki zachowuja sie identycznie w procesach zachodzacych przez silne oddzialywania, tzn. kazdemu takiemu procesowi odpowiada symetryczny, w ktorym czastki zamienimy na antyczastki. Nazywamy to symetria ladunkowa C.

Okazuje sie jednak, ze symetria ta nie jest zachowana, gdy wchodza w gre oddzialywania slabe. Gdy w rozpadzie neutronu na proton elektron i antyneutrino (rozpad beta):

zamienimy czastki na antyczastki

otrzymamy nierealny proces (nie wystepujacy w przyrodzie), gdyz pojawilo sie w nim prawoskretne neutrino, podczas gdy neutrina sa zawsze lewoskretne. Gdy jednak poza operacja sprzezenia ladunkowego dodatkowo odbijemy caly proces w lustrze (operacje te oznaczamy litera P) otrzymamy rozpad antyneutronu:

w ktorym neutrino ma juz poprawna skretnosc. Tak wiec dokonujac polaczanych operacji C i P rozpad neutronu przeprowadzilismy w realny rozpad antyneutronu. Jest to wlasnosc wszystkich procesow elementarnych - nazywamy ja symetria CP (ladunkowo-przestrzenna).

Do 1964 roku uwazano, ze wszystkie procesy elementarne zachodza identycznie jak ich odpowiedniki, w ktorych zamieniono czastki na antyczastki i odbito wspolrzedne przestrzenne. Skoro tak, to powstaje pytanie, czy moze istniec "Antywszechswiat" zbudowany z antymaterii?

Fizycy, badajac promieniowanie kosmiczne, poszukuja skupisk antymaterii w kosmosie - wciaz bezskutecznie. Dlaczego w obserwowanym przez nas Wszechswiecie dominuje materia? Jest to jedno z bardziej intrygujacych pytan fizyki i kosmologii. 30 lat temu Fitch i Cronin, badajac rozpady neutralnych mezonow K, odkryli pewna, niewielka roznice pomiedzy czastkami i antyczastkami. Okazalo sie, ze czestosci zachodzenia niektorych rozpadow czastek i antyczastek nie sa identyczne:

Rozpady mezonow K0 na -, e+ i zachodza 1.003 razy czesciej niz rozpady anty-K0 na +, e- i anty-. Jest to naruszenie symetrii CP i choc niewielkie, ogromnie wazne. Jest to bowiem jedyna, zaobserwowana doswiadczalnie, bezwzgledna roznica pomiedzy materia i antymateria.

Dotychczas niezachowanie symetrii CP zaobserwowano wylacznie w rozpadach neutralnych mezonow K. Dlatego niewiele wiemy o tym zjawisku, a w szczegolnosci, czy moze ono wyjasnic ogromna przewage materii nad antymateria w makroskali. Aby lepiej to zrozumiec, koniecznie trzeba poznac inne procesy lamiace CP. W tym celu sa budowane nowe eksperymenty w SLAC-u i KEK-u , ktore maja badac niezachowanie symetrii CP rozpadach neutralnych mezonow B. Roznia sie one od mezonow K tym, ze w miejsce kwarku dziwnego s z drugiej generacji, zawieraja kwark b, jego ciezszy odpowiednik z trzeciej generacji. W Modelu Standardowym oczekuje sie, ze rozpady kwarku b beda prowadzily do asymetrii CP rzedu 10%. W eksperymentach BELLE i BaBar zostana przeprowadzone bardzo precyzyjne pomiary tego zjawiska.


Uzyj klawisza "back" na twojej przegladarce, lub poczytaj o eksperymentalnych badaniach niezachowania CP.