نظرية CPT
نظرية CPT (نظرية انحفاظ الشحنة ، والتكافؤ ، والزمن Charge, Parity, Time-Invariance؛ المعروفة أيضًا باسم انحفاظ القوانين الفيزيائية ) هو قانون فيزيائي أساسي تم إنشاؤه في عام 1954 من قبل جيرهارت لودرس ، وأصبح ساريا في عام 1955 من قبل فولفغانغ باولي . والنظرية تقول أن كل عملية تنتج عن عملية أخرى ممكنة عن طريق تبادل المادة بالمادة المضادة وانعكاس إضافي للفضاء وكذلك عكس اتجاه الزمن يمكن أن تسير أيضا وفقًا لقوانين الفيزياء - بالتالي فهي ممكنة.
تعد صحة نظرية CPT خاصية أساسية لنظرية المجال الكمومي .
تحول الـشحنة والتكافؤ والزمن CPT
عدليتم إجراء تحويل CPT عن طريق إجراء التحويلات الثلاثة المنفصلة التالية بالتسلسل:
- تحول الشحنة C: استبدال كل جسيم بواسطة جسيمه المضاد والعكس بالعكس. هذا يغير الشحنة . لذلك ، يُطلق على هذا التحول أيضًا اسم اقتران الشحنة .
- تحويل التكافؤ P: وهو عكس جميع الإحداثيات المكانية الثلاثة لجميع الجسيمات المشتركة والهياكل المعنية. يسمى هذا التحول انعكاس الفضاء أو تحول التكافؤ. إنه (في الحالة الثلاثية الأبعاد) مطابق للانعكاس الطبيعي (انعكاس على المرآة) ، حيث يتم عكس إحداثي مكاني واحد فقط ، ودوران إضافي بمقدار 180 درجة حول محور الإحداثيات هذا.
- تحويل الزمن T: وهو عكس إحداثيات الزمن لجميع الجسيمات المشتركة في تفاعل ما والهياكل المعنية Struktures، بحيث تتم العملية أيضا في وقت عكسي. يسمى هذا التحول بانعكاس الزمن .
الثبات فيما يتعلق بالتحولات الفردية
عدلتظل قوانين الفيزياء ، التي تصف العمليات التي تشارك فيها الجاذبية والتفاعل الكهرومغناطيسي فقط ، دون تغيير (تظل ثابتة أو منحفظة ) في كل من التحولات الثلاثة الموصوفة. هذا هو الحال بشكل خاص مع جميع عمليات الفيزياء اليومية. أي أن لكل عملية هناك أيضا :
- الشحنة معكوسة ،
- الصورة معكوسة،
- الزمن معكوس
وكذلك جميع مجموعاتها تكون ممكنة.
ومع ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالتفاعل الضعيف ، لم يعد هذا هو الحال. على سبيل المثال ، في فيزياء الجسيمات الأولية ، تكون العمليات ممكنة التي لا تتوافق صور المرآة مع قوانين الفيزياء. في هذه الحالة ، يتحدث المرء عن انتهاك لتماثل المرآة ، وهو ما يسمى بانتهاك التكافؤ P. ينتهك التفاعل الضعيف أيضًا التناظر فيما يتعلق بانعكاس الشحنة C والتماثل فيما يتعلق بانعكاس الزمن T. إذا تم انتهاك أحد هذه التماثلات ، فسيكون الجمع بين الاثنين الآخرين كذلك. على سبيل المثال ، في التفاعل الضعيف ، بسبب انتهاك التناظر الزمني ، يتم أيضًا انتهاك تناظر CP ، والذي يتوافق مع التطبيق المشترك لعكس الشحنة وانعكاس محاور الفضاء.
لم يتم بعد توضيح قاطع ما إذا كان يمكن انتهاك هذه التناظرات الفردية في العمليات التي تنطوي على تفاعل قوي . حتى الآن ، ومع ذلك ، لا يوجد دليل تجريبي على ذلك.
الأساسيات
عدلعلى الرغم من انتهاك الثوابت في التحولات المنفصلة P و CP في الفيزياء ، تنص نظرية CPT على أن الفيزياء ثابتة في التطبيق المشترك لجميع التحولات الثلاثة.
أظهر Wolfgang Pauli أن كل نظرية تكون CPT ثابتة تلبي الافتراضات التالية:
التحقق التجريبي
عدلتم تأكيد نظرية CPT تجريبيًا في نطاق الدقة التي يمكن تحقيقها اليوم. [1] ومع ذلك ، هناك نظريات تتنبأ بحدوث انتهاك لنظرية CPT تحت هذا الحد من الدقة ، على سبيل المثال بعض نظريات الجاذبية الكمية - أو نظريات الأوتار [2] [3] التجارب الجديدة ، مثل تلك التي تجري في معجل دارمشتات للجسيمات FAIR أو الجارية في CERN ، [4] [5] يجب أن تتمعن في صحة هذه النظريات بمزيد من الفحص.
قد يؤدي انتهاك نظرية ثبات CPT أيضًا إلى انتهاك ثبات لورنتز وبالتالي انتهاك النسبية الخاصة ، [6] انظر الاختبارات الحديثة لثبات لورنتز .
انظر ايضا
عدلروابط انترنت
عدلالمصادر
عدل- ^ P. Bloch: CPT invariance tests in neutral kaon decay. CERN, Juni 2006. (PDF; 0,2 MB; Particle Data Group über CPT-Tests mit Kaonen, englisch). نسخة محفوظة 2023-01-23 على موقع واي باك مشين.
- ^ Don Colladay, Alan Kostelecky: CPT Violation and the Standard Model. In: Physical Review D. Band 55, 1996, S. 6760–6774, دُوِي:10.1103/PhysRevD.55.6760 (englisch). نسخة محفوظة 2022-10-09 على موقع واي باك مشين.
- ^ J. Bernabeu, N. E. Mavromatos, J. Papavassiliou: Novel type of CPT violation for correlated EPR states. In: Physical Review Letters. Band 92, 2004, 131601, دُوِي:10.1103/PhysRevLett.92.131601 (englisch). نسخة محفوظة 2022-08-16 على موقع واي باك مشين.
- ^ Rainer Scharf: CPT-Test mit antiprotonischem Helium. In: pro-physik.de. 2. März 2007. نسخة محفوظة 2022-04-07 على موقع واي باك مشين.
- ^ Kjeld Eikema: The Antihydrogen Project: The CPT theorem and antimatter. Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ), 20. März 2000 (englisch, einführender Text zu CPT-Experimenten mit Anti-Wasserstoff). نسخة محفوظة 2021-06-15 على موقع واي باك مشين.
- ^ O. W. Greenberg: CPT Violation Implies Violation of Lorentz Invariance. In: Physical Review Letters. Band 89, 28. Januar 2002, 231602, دُوِي:10.1103/PhysRevLett.89.231602 (englisch). نسخة محفوظة 2021-01-26 على موقع واي باك مشين.
