将夸克两两分组, 每组称为一代)夸克, 那么它们的混合就可以导致 CP 对称性的破缺

来源: 2010-07-18 20:39:05 [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读:

相互作用,互相转化,CP 对称性的破缺

粒子物理学的对称性及其破缺- 其它资料- 道客巴巴
2010年1月10日 ... 粒子物理学的对称性及其破缺中国科学院高能物理研究 ... 重子数的相互作用例如:大统一理论C和CP变换都不守恒早期宇宙中存在过对热平衡的偏离三条件缺一 ... 2 2 质量本征态弱作用本征态三代夸克需要3x3 矩阵(CKM)描写混合W u i 1 VCKM ...
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从夸克混合到物质的起源

与南部阳一郎的工作类似, 小林诚和益川敏英的工作也与一个重要的起源问题有关, 那便是物质的起源。 这个故事得从 1956 年讲起。

这个故事最早的情节是我们都很熟悉的: 1956 年, 美籍华裔物理学家李政道 (T. D. Lee) 和杨振宁 (C. N. Yang) 发现微观世界中的宇称对称性 - 通俗地讲就是左右 (或镜面) 对称性 - 在所谓的弱相互作用中是破缺的[注三]。 他们的这一发现使人们对其它一些对称性也产生了怀疑, 这其中一个很重要的对称性叫做 CP 对称性[注四], 它宣称如果我们把世界上的粒子与反粒子互换, 并且通过一面镜子去看它, 我们看到的新世界与原先的世界满足相同的物理规律。

1964 年, CP 对称性迎来了实验的判决, 结果被判 “死刑”, 因为它在弱相互作用中同样也是破缺的。 但与宇称对称性的破缺不同, CP 对称性的破缺非常微小, 并且很难找到一个理论来描述。 在 1964 年之后的一段时间里, 如何解释 CP 对称性的破缺成为了一个恼人的悬案。

这一悬案直到 1972 年才被小林诚和益川敏英所破解。 他们发现, 解决这一悬案的关键在于一些被称为夸克 (quark) 的基本粒子。 当时人们已经知道, 夸克在弱相互作用中会以彼此混合的方式参与[注五]。 初看起来, 这跟 CP 对称性似乎没什么关系, 但小林诚和益川敏英发现, 倘若自然界中至少存在三代 (即六种 - 物理学家们将夸克两两分组, 每组称为一代) 夸克, 那么它们的混合就可以导致 CP 对称性的破缺[注六]。 在他们做出这一发现的时候, 人们预期的夸克只有两代 (即四种), 已被实验发现的则只有一代半 (即三种)。 因此他们的工作不仅为 CP 对称性的破缺提供了一种可能的解释, 而且还预言了至少一代 (即两种) 新的夸克。 这两种新夸克分别于 1977 年和 1995 年被实验所发现, 而他们提出的描述夸克混合的具体方式, 也在过去三十几年里得到了很好的实验验证。