نقض سی‌پی

فراتر از مدل استاندارد
شبیه سازی داده های آشکارساز ذرات برخورددهنده هادرونی بزرگ که یک بوزون هیگز که از برخورد پروتونهایی بوجود آمده است که به فواره های هاردونی و الکترونها واپاشی می شود.
مدل استاندارد
شواهد مسئله سلسله مراتب ماده تاریک مسئله ثابت کیهانی مسئله سی‌پی قوی نوسان نوترینو
نظریه‌ها تکنی کالر نظریه کالوزا-کلین نظریه وحدت بزرگ نظریه همه‌چیز نظریه ریسمان نظریه خلاء ابرشاره
ابرتقارن مدل استادارد ابرتقارنی مینیمال نظریه ابررشته ابرگرانش
گرانش کوانتومی نظریه ریسمان گرانش کوانتومی حلقه مثلث سازی دینامیکی سببی گرانش کوانتومی استاندارد نظریه خلاء ابرشاره
آزمایش‌ها گران ساسو آی ان اُ ال اچ سی اس ان اُ سوپر-کی تِواترون نووا

عملگر سی‌پی که باعث تبدیل یک الکترون با اسپین بالا به پوزیترون با اسپین پایین می‌شود.

نقض سی‌پی(به انگلیسی: CP violation)‏ به نقض تقارن مزدوج بار و پاریته اطلاق می‌شود.

تقارن، حاصل ضرب مقادیر تقارن دو ذره برای بار مزدوج است که ذره را به پادذره تبدیل می‌کند. در این تقارن، C نماد پیوند بار و P نشانه زوجیت ذره هستند.

پیشینه

در فیزیک کلاسیک تصور می‌شد عملکرد طبیعت آینه‌ای است یعنی قوانین حاکم بر ذره‌ای که به سمت راست حرکت می‌کند همان قوانین حاکم بر ذره‌ای است که به سمت چپ حرکت می‌کند که به آن تقارن پاریته می‌گویند که تقارنی گسسته‌است و همین مسئله برای تقارن دیگری به نام مزدوج بار(یا همیوغ بار) نیز صادق است که برای آنها عملگرهایی نیز تعریف شد به گونه‌ای که

$\mathcal{P}|K\rangle=-|K\rangle$

$\mathcal{C}|K\rangle=|\overline{K}\rangle$

که در آن K می‌تواند هر ذره‌ای باشد. اما در سال ۱۹۵۶ کشف شد که ذرات حاصل از واپاشی کبالت ۶۰ بیشتر در جهتی ترجیحی (سمت بالای اسپین هسته) حرکت می‌کنند(و یعنی فرآیند واپاشی در جهت آینه‌ای اتفاق نمی‌افتد) در پی آن کشف شد که تمام نوترینوها راستگرد و پادنوترینوها چپگردند و برای اینکه چنین نقضی اتفاق نیفتد تقارن به گونه دیگری تعریف شد که قوانین حاکم بر ذره‌ای یکسان است با پادذره‌ای از همان ذره که پاریته مخالف دارد ولی درسال ۱۹۴۶ کشف شد که در برهمکنش‌های ضعیف نقض می‌شود.

فرآیند نقض

دو عملگر CP برای یک کائون نتیجه می‌دهد

$CP|K^{o}\rangle=-|\overline{K}^{o}\rangle$

بهنجارش آن نتیجه می‌دهد:

$|K_1\rangle=\frac{1} {\sqrt{2}}(|K^{o} \rangle - |\overline{K}\rangle)$

$|K_2\rangle=\frac{1} {\sqrt{2}}(|K^{o} \rangle + |\overline{K}\rangle)$

به شکلی که:

$|K^{o}\rangle=\frac{1} {\sqrt{2}}(|K_1 \rangle + |K_2 \rangle)$

در صورتی که در آزمایش‌ها این به شکل است:

$|K\rangle=\frac{1} {\sqrt{1+|\epsilon|^2}}(|K_1 \rangle + \epsilon|K_2 \rangle)$

که در آن $\epsilon$ ضریب معیار انحراف طبیعت از ناوردایی CP است که مقدار تجربی آن $2.3 \times 10^{-3}$ بدست آمده‌است.

این نقض به دو دسته مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می‌شود.

واکنش‌ها

• در سال ۱۹۸۰ جایزه نوبل فیزیک به کاشفان این پدیده تعلق گرفت.
• در سال ۲۰۰۸ جایزه نوبل فیزیک به مفسران این پدیده تعلق گرفت.
• ولفانگ پائولی با شنیدن این خبر گفت:

خداوند باید یک اشتباه کرده‌باشد.

کاربردها

نوشتار اصلی: مسئله بزرگ نقض سی‌پی

گمان می‌رود عدم تقارن میان ماده و پادماده (نابرابر بودن مقدار آنها) به علت نقض سی‌پی در واپاشی‌های لپتونی باشد که موجب پایداری جهان کنونی است.

منابع

• گریفیتس، دیوید. «نقض CP». در ذرات بنیادی. مرکز نشر دانشگاهی، ۱۳۸۵. ۱۵۰-۱۶۶. 
• Sarkar, ‎Utpal. “CP violation”. In Particle And Astroparticle physics. CRC Publications, 2008. 179-202. ISBN 1-58488-931-4. 
• کاکو، میکیو. «نقض CP». در فراسوی انیشتین. انتشارت فاطمی. 
• ویکی‌پدیای انگلیسی-بازدید در ۱۷ اوت ۲۰۰۹

پیوند به بیرون

• مقاله مرتبط در وب‌گاه سرن