Зарядное сопряжение - это преобразование, которое переключает все частицы с соответствующими им античастицами и, таким образом, меняет знак всех зарядов : не только электрический заряд, но и Также обвинения, относящиеся к другим силам. В физике, C-симметрия означает симметрию физических законов при преобразовании зарядового сопряжения . Электромагнетизм, гравитация и сильное взаимодействие подчиняются C-симметрии, но слабые взаимодействия нарушают C-симметрию.
Законы электромагнетизма (и классический, и квантовый ) инвариантны при этом преобразовании: если бы каждый заряд q был заменить заряд -q, и, таким образом, направления электрического и магнитных полей поменялись местами, динамика сохранит ту же форму. На языке квантовой теории поля зарядовое сопряжение преобразует:
Обратите внимание, что эти преобразования не изменяют хиральность частиц. Левое нейтрино будет преобразовано зарядовым сопряжением в левое антинейтрино, которое не взаимодействует в Стандартной модели. Это свойство и подразумевается под «максимальным нарушением» C-симметрии в слабом взаимодействии.
(Некоторые постулируемые расширения Стандартной модели, такие как лево-правые модели, восстанавливают эту C-симметрию.)
Некоторое время считалось, что C-симметрия может быть объединена с преобразованием четности -инверсия (см. P-симметрия ), чтобы сохранить комбинированный CP-симметрия. Однако нарушения этой симметрии были выявлены в слабых взаимодействиях (особенно в каонах и B мезонах ). В Стандартной модели это нарушение CP происходит из-за одной фазы в матрице CKM. Если CP сочетается с обращением времени (T-симметрия ), результирующая CPT-симметрия может быть показана с использованием только аксиом Вайтмана, которые должны повсеместно соблюдаться.
В качестве примера возьмем два вещественных скалярных поля, φ и χ. Предположим, что оба поля имеют четную C-четность (даже C-четность относится к четной симметрии при зарядовом сопряжении, например, , в отличие от нечетной C-четности, которая относится к антисимметрии при зарядовом сопряжении, например, ).
Определите . Теперь φ и χ имеют четную C-четность, а мнимое число i имеет нечетную C-четность (C антиунитарно). При C ψ переходит в ψ.
В других моделях, как φ, так и χ также могут иметь нечетные C-четности.