弱相互作用中宇称不守恒？

这是一个怎样的理论、

2025-02-11 21:32:42

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回答1：

守恒律是物理学中最重要的定律。学过高中物理教本的人都知道很多守恒律，如物质守恒、能量守恒、电荷守恒等等。在物理学中还有一条守恒律，叫做宇称守恒律。那么，什么是宇称守恒律呢？
所谓的宇称守恒就是指物理规律在空间反演（如镜象）下完全不变，我们可以举一个例子，如图：左边的钟是右边的钟的镜象，右边的钟以顺时针方向旋转，左边的钟则以逆时针方向旋转，但两个钟的快慢却是一致的。这就是说，物理规律是左右对称的，这就是宇称守恒定律。
宇称守恒定律于1926年被发现后，一直被视为神圣不可动摇的定律，然而这一金科玉律却被1953年出现的“θ—τ之谜”所打破。为了弄清什么是“θ—τ之谜”，我们先得说明一下。按照现在物理学理论，每个基本粒子都有确定的宇称，或奇或偶。宇称守恒定律要求在基本粒子相互作用过程中，反应粒子的宇称与生成粒子的宇称必须具有相同的奇偶必性，然而“θ—τ之谜”却违背了这一定律。
1953年，美国的达里兹和法布里发现，在弱相互作用衰变时，似乎有两种不同类型的K介子。一种叫θ介子，它衰变为两个π介子，由于π介子具有奇宇称，因而θ介子应具有偶宇称；另一种被称作τ介子的K介子则衰变为三个π介子，因而τ介子宇称为奇。然而精密的测量表明，θ介子和τ介子具有相同的质量、电荷和寿命，似乎应为同一种粒子，但如果θ介子和τ介子是同一种粒子，则必须破坏宇称守恒，这在当时是不可想象的。物理学家被这恼人的“θ—τ之谜”弄得狼狈不堪。
1956年，这一“θ—τ之谜”被两位年轻的著名物理学家李政道和杨振宁解破。他们两人在检查了所有的粒子反演过程后指出，迄今为止在涉及强相互作用的粒子反演过程中，宇称是守恒的，但在弱相互作用中，宇称守恒定律从来没有得到检验过。于是两人大胆地断言，弱相互作用中宇称不守恒，θ和τ属于同一介子。这一结论震惊了物理学界，许多人表示不相信。大物理学家泡利断言：“我不相信上帝是一个软弱的左撇子，我已经准备好下一笔大赌注，我敢打赌实验将获得对称的结论。”不知泡利是否真的打了赌没有，如果他打赌的话，则注定是要失败的，因为另一位著名物理学吴健雄以无可争辩的实验事实证明了弱相互作用中宇称不守恒的结论。
为什么宇称守恒会在弱相互作用中遭到破坏呢？难道说上帝本质上是个软弱的左撇子而当他想强烈地表现自己时，却又装模作样地变得不偏不倚了吗？这一问题使物理学家大伤脑筋，不久，更令他们头痛的事发生了：时间也不再具有对称性了。
宇称不守恒发现后，人们证明了一条CPT反演联合守恒的定律。这里C指电荷，P指宇称，T指时间，人们相信，尽管P反演不守恒，但时间T反演还是守恒的，因而CP联合反演也是守恒的。然而美国的菲奇和克罗宁等人于1963年在中性长寿命K’衰变中失去了记忆，更使物理学家惊奇的是，T反演不守恒仅在K’衰变事例中找得到，而且不守恒量仅仅只有千分之一的数量级。如何解释上述现象，物理学家至今还没有得到答案

参考文献： http://www.zuoxuan.com/tanmi/shengming/s0159_37-09.htm

回答2：

粒子世界（15）杨振宁、李政道提出弱相互作用中宇称不守恒！

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