Natuurkundigen kwellen zich al een hele tijd met hun hersens over de schending van de gecombineerde pariteit bij het verval van bepaalde deeltjes. De Engelse theoretisch natuurkundige Mark Hadley komt met een zeer extravagante hypothese die de redenen voor dit fenomeen verklaart: volgens hem zijn we gewoon op de verkeerde plek beland.
Volgens natuurkundige Mark Hadley zijn het juist die deeltjes en antideeltjes (neutrale K-mesonen, B-mesonen en D-mesonen) die het meest gevoelig zijn voor het intragalactische veld, in het verval waarvan zelfs de gecombineerde pariteit niet behouden blijft.
Tot het midden van de vorige eeuw gingen theoretici en onderzoekers er van uit dat absoluut alle transformaties van elementaire deeltjes onveranderlijk zijn met betrekking tot spiegelsymmetrie. Dit betekent dat elk proces met hun deelname niet zal veranderen van reflectie in een platte spiegel, ongeacht hoe deze zich in de ruimte bevindt, of, wat hetzelfde is, van het vervangen van rechts door links en links door rechts. Natuurkundigen noemen dit behoud van onveranderlijke pariteit. Het lijkt voor de hand liggend en natuurlijk, aangezien het onderscheid tussen rechts en links volkomen willekeurig lijkt. Van de vier fundamentele interacties - zwaartekracht, elektromagnetisch, sterk en zwak - gehoorzamen de eerste drie werkelijk de wet van behoud van pariteit, en volledig en zonder uitzonderingen. Bij zwakke interacties (bijvoorbeeldin de processen van bèta-verval van atoomkernen) wordt de pariteit niet behouden. We kunnen zeggen dat transformaties van deeltjes, gecontroleerd door zwakke interactie, reageren op het verschil tussen rechts en links. Dit kenmerk werd theoretisch voorspeld in 1956 en werd al snel experimenteel bevestigd.
Napra … nale … in
Het niet bewaren van pariteit in zwakke interacties viel letterlijk op het hoofd van fysici en werd als een onaangename paradox ervaren. Theoretici suggereerden onmiddellijk dat de symmetrie tussen links en rechts nog steeds bestaat, maar het manifesteert zich niet als "frontaal" zoals eerder werd gedacht. Enkele jaren voor de ontdekking van het niet-conserveren van pariteit, hadden verschillende natuurkundigen de hypothese dat het spiegelbeeld van een deeltje het antideeltje ervan zou kunnen zijn. Dit idee suggereerde dat de wet op het behoud van pariteit zou kunnen worden gered door te eisen dat spiegelreflectie gepaard gaat met een overgang naar antideeltjes. Maar zelfs deze truc hielp niet. Al in 1964 toonden de Amerikaanse onderzoekers James Cronin en Val Fitch, in experimenten die werden uitgevoerd bij de synchrotron met variabele gradiënt in het Brookhaven National Laboratory,dat langlevende neutrale K-mesonen vervallen met zwakke niet-instandhouding van een dergelijke gegeneraliseerde (zoals natuurkundigen zeggen, gecombineerde) pariteit. Voor deze ontdekking ontvingen ze in 1980 de Nobelprijs voor natuurkunde. En in 2001 bewezen de experimenten BaBar bij de Stanford Linear Accelerator (SLAC) en Belle bij het Japanese Institute for High Energy (KEK) -versneller dat gecombineerde pariteit ook niet behouden blijft in het verval van neutrale D-mesonen en B-mesonen.dat in het verval van neutrale D-mesonen en B-mesonen de gecombineerde pariteit ook niet behouden blijft.dat in het verval van neutrale D-mesonen en B-mesonen de gecombineerde pariteit ook niet behouden blijft.
Promotie video:
CP-inversie in de natuurkunde wordt de gelijktijdige inversie van de ladingsvervoeging genoemd (aangeduid met de letter C, lading), die een deeltje in een antideeltje verandert, en de inversie van pariteit (P, pariteit), die het deeltje weerspiegelt, waarbij 'rechts' en 'links' worden verwisseld. De sterke en elektromagnetische interacties met betrekking tot de CP-inversie zijn symmetrisch (zoals natuurkundigen zeggen, invariant), maar de zwakke interactie is dat niet, wat wordt waargenomen bij sommige vervalprocessen. Met name neutrale kaonen (K-mesonen bestaande uit een s-antiquark en een d- of u-quark) oscilleren, dat wil zeggen dat ze in antideeltjes veranderen en vice versa. De kansen op transformatie in de voorwaartse en achterwaartse richting zijn niet gelijk, en dit duidt indirect op de schending van CP-symmetrie.
Slechte plek
Volgens de standaardtheorie van elementaire deeltjes is het niet behouden van pariteit een fundamentele eigenschap van zwakke interacties. Dit is precies waar de natuurkundige Mark Hadley van de British University of Warwick bezwaar tegen heeft. Hij geeft toe dat de zwakke interactie de pariteit bewaart, maar dat merken we niet, aangezien … we ons op de verkeerde plek in het heelal bevinden. De aarde draait om de zon, die samen met andere sterren rond het centrum van onze Melkweg beweegt. Beide bewegingen voeren ruimte - tijd mee en verstoren de meetwaarden. De correcties die worden veroorzaakt door de rotatie van de aarde zijn verwaarloosbaar, wat niet gezegd kan worden over de galactische rotatie, waaraan honderden miljarden sterren deelnemen. Het creëert een speciale richting in de ruimte - de richting waar de vector van het galactische impulsmoment naar kijkt. Daarom heeft de intragalactische ruimte geen spiegelsymmetrie, zodat het niet verplicht is om de transformatie van elementaire deeltjes te observeren.
Hadley gelooft dat het meesleuren van ruimte-tijd, veroorzaakt door de rotatie van de Melkweg, een soort krachtveld creëert dat deeltjes en antideeltjes op verschillende manieren beïnvloedt. Maar de invloed manifesteert zich niet universeel, maar hangt af van het type deeltjes en de processen waaraan ze deelnemen. Volgens Hadley wordt het intragalactische veld het sterkst gevoeld door die deeltjes in wier verval zelfs de gecombineerde pariteit niet behouden blijft.
Oriënteren op melkwegstelsel
Uit de hypothese van Hadley volgt dat de resultaten van experimenten die zijn ontworpen om pariteitsbehoud te testen, afhangen van waar deze experimenten worden uitgevoerd. In een klein bolvormig sterrenstelsel met een laag impulsmoment zou de pariteit veel beter behouden blijven dan op aarde, en ergens in de lege diepe ruimte zouden spiegelreflecties helemaal niets veranderen. Volgens dezelfde logica zou de wet op het behoud van pariteit gewoon uit zijn voegen barsten in de buurt van snel roterende neutronensterren. Dat is het relativisme dat wordt veroorzaakt door de invloed van gravitatie-effecten op de transformatie van elementaire deeltjes.
Hadley gelooft dat dit effect nu al op aarde kan worden getest. Om dit te doen, is het noodzakelijk om te zien of de aard van de pariteitsschending niet verandert afhankelijk van de richting van de deeltjesverstrooiing ten opzichte van de galactische rotatievector. Hadley geeft zelfs toe dat de analyse van de gegevens die al zijn verzameld in experimenten met versnellers hiervoor voldoende is. En als het effect wordt bevestigd, is het heel goed mogelijk dat niet alleen aardse, maar ook galactische coördinaten op de tekeningen van de versnellers van de toekomst zullen staan.
Alexey Levin
