Войти
Заряд, четность и симметрия обращения времени - это весело основная симметрия физических законов при одновременных преобразованиях зарядового сопряжения (C), преобразовании четности (P) и обращение времени (T). CPT - единственная комбинация C, P и T, которая является точной симметрией природы на фундаментальном уровне. В теореме CPT говорится, что CPT-симметрия выполняется для всех физических явлений, или, точнее, что любая лоренц-инвариантная локальная квантовая теория поля с эрмитовой Гамильтониан должен иметь симметрию CPT.
Теорема CPT впервые неявно появилась в работе Джулиана Швингера в 1951 году, чтобы доказать связь между спином и статистикой. В 1954 г. Герхарт Людерс и Вольфганг Паули получили более явные доказательства, поэтому эту теорему иногда называют теоремой Людерса – Паули. Примерно в то же время и независимо эта теорема была также доказана Джоном Стюартом Беллом. Эти доказательства основаны на принципе лоренц-инвариантности и принципе локальности при взаимодействии квантовых полей. Впоследствии Рес Йост дал более общее доказательство в рамках аксиоматической квантовой теории поля.
. Усилия конца 1950-х годов показали нарушение P-симметрии явлениями, которые вовлекают слабую силу, а также были хорошо известные нарушения C-симметрии. В течение короткого времени считалось, что CP-симметрия сохраняется во всех физических явлениях, но позже было обнаружено, что это также неверно, что подразумевает, посредством CPT-инвариантности, нарушения Т-симметрия тоже.
Рассмотрим повышение Лоренца в фиксированном направлении z. Это можно интерпретировать как поворот оси времени в ось z с параметром мнимого вращения . Если бы этот параметр поворота был реальным, было бы возможно, чтобы поворот на 180 ° изменил направление времени и z на противоположное. Изменение направления одной оси на противоположное - это отражение пространства в любом количестве измерений. Если пространство имеет 3 измерения, это эквивалентно отражению всех координат, потому что может быть включен дополнительный поворот на 180 ° в плоскости x-y.
Это определяет преобразование CPT, если мы принимаем интерпретацию Фейнмана – Штюкельберга античастиц как соответствующих частиц, движущихся назад во времени. Эта интерпретация требует небольшого аналитического продолжения, которое хорошо определено только при следующих предположениях:
При выполнении вышеизложенного квантовая теория может быть расширена до евклидовой теории, определяемой переводом всех операторов в мнимое время с помощью гамильтониана. коммутационные соотношения гамильтониана и генераторы Лоренца гарантируют, что лоренц-инвариантность подразумевает вращательную инвариантность, так что любое состояние может быть повернут на 180 градусов.
Поскольку последовательность двух CPT-отражений эквивалентна вращению на 360 градусов, фермионы меняют знак при двух CPT-отражениях, а бозоны - нет. Этот факт может быть использован для доказательства теоремы спиновой статистики.
Смысл CPT-симметрии состоит в том, что наша Вселенная является «зеркальным отображением» - все объекты имеют свои позиции. отраженный через произвольную точку (соответствует инверсии четности ), все импульсы обращены (соответствует инверсии времени ) и со всей материей заменено на антивещество (соответствует инверсии заряда ) - эволюционировало бы в точном соответствии с нашими физическими законами. Трансформация CPT превращает нашу вселенную в ее «зеркальное отражение» и наоборот. Симметрия CPT признана фундаментальным свойством физических законов.
Чтобы сохранить эту симметрию, каждое нарушение комбинированной симметрии двух ее компонентов (например, CP) должно иметь соответствующее нарушение в третьем компоненте (например, T); фактически, математически это одно и то же. Таким образом, нарушения Т-симметрии часто называют нарушениями CP.
Теорема CPT может быть обобщена, чтобы учесть группы выводов.
В 2002 году Оскар Гринберг опубликовал очевидное доказательство. это нарушение CPT означает нарушение лоренцевой симметрии. Если это верно, это будет означать, что любое исследование нарушения CPT также включает нарушение Лоренца. Однако позже Чайчян и др. Оспорили справедливость результата Гринберга. Гринберг ответил, что модель, использованная в их статье, означает, что их «предложенное возражение не имеет отношения к моему результату».
Подавляющее большинство экспериментальных поисков нарушения Лоренца дали отрицательные результаты. Подробная таблица этих результатов была представлена в 2011 году Костелеки и Расселом.
.
