Сильная проблема CP

Проблема сильного CP является озадачивает вопрос в физике элементарных частиц : Почему квантовая хромодинамика (КХД), как представляется сохранение CP-симметрии ?

В физике элементарных частиц CP обозначает симметрию заряда + четности или симметрию зарядового сопряжения и четности : комбинацию симметрии зарядового сопряжения (C) и симметрии четности (P). Согласно нынешней математической формулировке квантовой хромодинамики, может произойти нарушение CP-симметрии при сильных взаимодействиях. Однако никакого нарушения CP-симметрии никогда не наблюдалось ни в одном эксперименте, включающем только сильное взаимодействие. Поскольку в КХД нет известной причины для его обязательного сохранения, это проблема « точной настройки », известная как проблема сильной CP.

Сильная проблема CP иногда рассматривается как нерешенная проблема в физике и упоминается как «самая недооцененная головоломка во всей физике». Есть несколько предлагаемых решений для решения сильной проблемы CP. Наиболее известна теория Печчеи – Куинна, в которой участвуют новые псевдоскалярные частицы, называемые аксионами.

• 1 нарушение CP
  • 1.1 Как можно нарушить КП в КХД
• 2 См. Также
• 3 ссылки

CP-симметрия гласит, что законы физики должны быть одинаковыми, если частица была заменена ее античастицей (симметрия C, поскольку заряды античастиц являются отрицательными для соответствующей частицы), а затем левый и правый были поменяны местами (P-симметрия). P - симметрия четности, C - киральная симметрия.

Эксперименты не указывают на нарушение CP в секторе КХД. Например, общее нарушение СР в сильно взаимодействующей сектор будет создавать электрический дипольный момент от нейтрона, который был бы сопоставим с 10 ^-18  е м, а текущая экспериментальная верхняя граница примерно одномилиардное что размер.

Как можно нарушить КП в КХД

КХД не так легко нарушает CP-симметрию, как электрослабая теория ; В отличие от электрослабой теории, в которой калибровочные поля взаимодействуют с нарушающими четность киральными токами, глюоны КХД взаимодействуют с векторными токами. Отсутствие какого-либо наблюдаемого нарушения CP-симметрии является проблемой, потому что в лагранжиане КХД есть естественные члены, которые могут нарушить CP-симметрию.

${\ displaystyle {\ mathcal {L}} = - {\ frac {1} {4}} F _ {\ mu \ nu} F ^ {\ mu \ nu} - {\ frac {n_ {f} g ^ {2 } \ theta} {32 \ pi ^ {2}}} F _ {\ mu \ nu} {\ tilde {F}} ^ {\ mu \ nu} + {\ bar {\ psi}} (i \ gamma ^ { \ mu} D _ {\ mu} -me ^ {i \ theta ^ {\, \ prime} \ gamma _ {5}}) \ psi}$

При ненулевом выборе угла θ и фазы киральной массы кварка θ ′ ожидается нарушение CP-симметрии. Если фаза массы кирального кварка θ ' может быть преобразована во вклад в общий эффективный угол θ, необходимо будет объяснить, почему этот эффективный угол чрезвычайно мал, а не равен единице; конкретное значение угла, которое должно быть очень близко к нулю (в данном случае), является примером проблемы точной настройки в физике. Если фаза θ ′ поглощается гамма-матрицами, нужно объяснить, почему θ мала, но было бы неплохо установить ее равной нулю.

Если бы хотя бы один из кварков стандартной модели был безмассовым, θ стал бы ненаблюдаемым; т.е. это исчезло бы из теории. Однако эмпирические данные убедительно свидетельствуют о том, что ни один из кварков не является безмассовым, и поэтому это решение сильной проблемы CP не удается.

• Аксион
• Нарушение CP