Зеркальная симметрия

Наблюдается в процессах под действием сильного и электромагнитного взаимодействий. Зеркальная симметрия в этих процессах означает зеркально симметричные состояния, и переходы реализуются с одинаковой вероятностью. Это означает симметричности распадов относительно плоскости перпендикулярной спину. Угловые распределения распадов поляризованных ядер симметричны под углами θ и (π −θ) относительно

спина ядра.

Однако наличие зеркальной симметрии гамильтониана взаимодействия не исключает такие процессы, в которых зеркальная симметрия нарушена. Примером могут служить некоторые молекулы, которые вращают плоскость поляризации света в противоположные стороны. Это так называемое спонтанное нарушение симметрии. Однако симметрия гамильтониана относительно зеркального отражения проявляется в том, что наряду левополяризующими молекулами существуют и правополяризующие молекулы, являющиеся зеркальным отражением друг друга. Нарушение зеркальной симметрии связано с вырождением основного состояния и распространением света в среде, состоящей только из правополяризованных или левополяризованных молекул.

В слабых взаимодействиях зеркальная симметрия нарушается.

Нобелевская премия по физике

1957 г. — Янг Чень-ин и Ли Цзун-дао За глубокие исследования так называемых законов четности, которые привели к важным открытиям в области элементарных частиц.

Пример

Показать, что пространственная четность позитрония (e+e− ) равна (−1)L+1 , где L —

относительный орбитальный момент e+ и

e− .

Пространственная четность позитрония Pпоз

определяется как произведение внутренних четностей электрона и позитрона на орбитальный множитель

(−1)L . Электрон и позитрон имеют значения

спинов равные 1/2 и, следовательно, являются соответственно фермионом и антифермионом. Произведение внутренних четностей электрона и позитрона равно (– 1), поскольку внутренняя четность фермиона противоположна внутренней четности антифермиона. Пространственная четность позитрония

Pпоз = (−1)(−1)L = (−1)L+1.

Пример

Какие значения может иметь относительный орбитальный момент двух

π0 -мезонов, образующихся в реакции pp → 2π0 , если относительный орбитальный момент pp равен L?

Относительный орбитальный момент двух

π0 -мезонов l определим из законов

сохранения момента количества движения и четности. Получаем соотношение

Pp Pp (−1)L = Pπ0 Pπ0 (−1)l ,

где Pp , Pp , Pπ0 — внутренние четности

протона, антипротона и π0 -мезона. Внутренние четности протона Pp = +1,

антипротона Pp = −1 и π0 -мезона Pπ0 = −1.

Получаем, что (−1)(−1)L = (−1)l , то есть

l = L +1.