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什么是宇稱

 千秋優(yōu)曇 2014-05-05

 






2005-09-04 12:47提問者采納
假定我們把每一個(gè)亞原子粒子都掛上標(biāo)簽:要嘛是A,
要嘛是B,二者必居其一?,F(xiàn)在再進(jìn)一步假定,一個(gè)A粒子
只要分裂成兩個(gè)粒子,這兩個(gè)粒于要不是統(tǒng)統(tǒng)屬于A類,就
必定統(tǒng)統(tǒng)屬于B類。這時(shí)我們可以寫出A=A+A或A=B
+B。一個(gè)B粒子如果分裂成兩個(gè)粒子,這兩個(gè)粒子當(dāng)中總
是有一個(gè)屬于A類,另一個(gè)則屬于B類,所以我們可以寫出
B=A十B。
你還會(huì)發(fā)現(xiàn)另一種情形:如果兩個(gè)粒子互相碰撞而分裂
成三個(gè)粒子,這時(shí)你就可能發(fā)現(xiàn)A+A=A+B+B或A+
B=B+B+B。
但是,有些情形卻是觀察不到的。例如,你不會(huì)發(fā)現(xiàn)A
+B=A+A或A+B+A=B+A+B。
這一切是什么意思呢?好吧,讓我們把A看作2,4,
6這類偶數(shù)當(dāng)中的一個(gè),而把B看作3,5,7這類奇數(shù)。
兩個(gè)偶數(shù)相加總是等于偶數(shù)(6=2+4),所以A=A+
A。兩個(gè)奇數(shù)相加也總是等于偶數(shù)(8=3+5),所以A
=B+B。但是,一個(gè)奇數(shù)和一個(gè)偶數(shù)之和卻總是等于奇數(shù)
(7=3+4),所以B=A+B。
換句話說,有些亞原子粒子可以稱為“奇粒子”,另一
亞原子粒子可以稱為“偶粒子”,因?yàn)樗鼈兯芙Y(jié)合成的
粒子或分裂成的粒子正好與奇數(shù)和偶數(shù)相加時(shí)的情況相同。
當(dāng)兩個(gè)整數(shù)都是偶數(shù)或者都是奇數(shù)時(shí),數(shù)學(xué)家就說這兩
個(gè)整數(shù)具有“相同的奇偶性宇稱)”;如果一個(gè)是奇數(shù),
一個(gè)是偶數(shù),它們就具有“不同的奇偶性宇稱)”。這樣
一來,當(dāng)有些亞原子粒子的行為象是奇數(shù),有些象是偶數(shù),
并且奇數(shù)和偶數(shù)的相加法則永遠(yuǎn)不被破壞時(shí),那就是過去所
說的“宇稱守恒”了。
1927年,物理學(xué)家魏格納指出,亞原子粒子的宇稱
是守恒的,因?yàn)檫@些粒子可以看作是具有“左右對稱性”。
真有這種對稱性的東西與它們在鏡子里所成的像(鏡像)完
全相同。數(shù)字0和8以及字母H和X都具有這樣的對稱性。
如果你把8,0,H和X轉(zhuǎn)一下,讓它們的右邊變成左邊,
左邊變成右邊,那么,你仍舊會(huì)得到8,0,H和X。字母
b和p就沒有這種左右對稱性。要是你把它們轉(zhuǎn)個(gè)180°,
b就會(huì)變成d,p就變成q——成為完全不同的字母了。
1956年,物理學(xué)家李政道楊振寧指出,在某些類
型的亞原子事件中宇稱應(yīng)該不守恒,并且實(shí)驗(yàn)很快就證明他
們的說法是對的。這就是說,有些亞原子粒子的行為好象它
們在某些條件下是不對稱似的。
由于這個(gè)原因,人們研究出了一個(gè)更普遍的守恒律。在
一個(gè)特定粒子不對稱的地方,它的反粒子(即具有相反的電
荷或磁場)也是不對稱的,但兩者的模樣相反。因此,如果
粒子的形狀象p,它的反粒子的形狀就象q。
如果把電荷(C)和宇稱(P)放在一起,就能建立一
條簡單的法則,來說明哪些亞原子事件能夠發(fā)生,哪些亞原
子事件不能夠發(fā)生。這個(gè)法則稱為“CP守恒”。
后來,人們又明白了,為了使這個(gè)法則真正保險(xiǎn),還必
須考慮到時(shí)間(T)的方向;因?yàn)橐粋€(gè)亞原子事件看起來既
可以是在時(shí)間中向前推進(jìn),也可以是在時(shí)間中向后倒退。添
上時(shí)間以后的法則稱為“CPT守恒”。
近來,就連CPT守恒也成問題了,不過到底怎么樣,
目前還沒有得出最后的結(jié)論。

宇稱,讀音yu3cheng1。描述粒子在空間反演下變換性質(zhì)的相乘性量子數(shù)引。記為P。它只有兩個(gè)值+1和-1。如果描述某一粒子的波函數(shù)在空間反演變換(r→-r)下改變符號,該粒子具有奇宇稱(P=-1),如果波函數(shù)在空間反演下保持不變,該粒子具有偶宇稱(P=+1);n個(gè)粒子組成的系統(tǒng)的宇稱等于這n個(gè)粒子宇稱之積再乘以這n個(gè)粒子之間的n-1個(gè)軌道宇稱之積;軌道角動(dòng)量量子數(shù)為l時(shí),其軌道宇稱為(-1)。玻色子及其反粒子內(nèi)稟宇稱之積為+1;費(fèi)米子及其反粒子內(nèi)稟宇稱之積為-1。在強(qiáng)作用和電磁作用過程中宇稱守恒,在弱作用過程中宇稱不守恒。

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