нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Парність

   
 

Парність, квантовомеханічна характеристика стану фізичної мікрочастинки (молекули, атома, атомного ядра, елементарної частки), що відображає властивості симетрії цієї мікрочастинки щодо дзеркальних відображень. У процесах, обумовлених сильними взаємодіями и електромагнітними взаємодіями , має місце закон збереження Ч.: фізична система, яка мала в початковому стані дзеркальною симетрією певного типу, зберігає цю симетрію в усі наступні моменти часу. Збереження Ч. призводить до ряду відбору правил в електромагнітному випромінюванні атомів і атомних ядер, в ядерних реакціях і в реакціях взаємоперетворення елементарних частинок.

Закон збереження Ч. можна продемонструвати на прикладі Зеемана ефекту . При накладенні магнітного поля інтенсивність випромінювання окремих спектральних ліній залишається симетричною відносно площини, перпендикулярної полю, хоча і перестає бути однаковою у всіх напрямках. Випромінювання уздовж поля таке ж, як і в протилежному напрямку. Якщо уявити собі установку для спостереження ефекту Зеемана у вигляді кругового провідника із струмом і з зразком, поміщеним в центрі кола, то дзеркальна симетрія цієї установки стає очевидною, але лише за умови, що всі елементарні частинки, з яких складається установка, володіють дзеркальною симетрією. Т. о., Закон збереження Ч. грунтується на допущенні, що електрони, протони і інші частинки переходять в себе при дзеркальному відображенні.

Замість дзеркальної симетрії відносно площини зручніше розглядати операцію інверсії координатних осей, r ? -r (або х ?, у ?, z ?-z ) (див. Просторова інверсія ).

Законом збереження Ч. визначаються трансформаційні властивості фізичних величин при інверсії координатних осей. Так, з допущення про те, що заряджена частка, наприклад електрон, при інверсії переходить сама в себе, випливає, що електричний заряд q є скаляр, щільність струму j і напруженість електричного поля Е - істинні (полярні) вектори, а напруженість магнітного поля Н - аксіальний вектор (псевдовектори): q ? q ', j ? - J ', Е ? - Е ', Н ? Н'.

В Слабких взаємодіях , що обумовлюють, зокрема, бета-розпад ядер, закон збереження Ч. порушується. Таке порушення було передбачене в 1956 Лі Цзун-дао и Ян Чжень-Ніномія і підтверджено експериментально в 1957 Ву Цзянь-сюн із співробітниками в b-розпаді ядер, а також американськими фізиками Л. Ледерманом, Р. Гарвіна та ін в розпаді мюона . Ч. не зберігається також в розпадах заряджених пі-мезонів , К-мезонів и гіперонів . Радянськими фізиками Ю. Г. Абов та ін, а також В. М. Лобашева виявлено слабке незбереження Ч. при нуклон-нуклонних взаємодіях.

На рис. Зображена принципова схема досвіду Ву. Зразок, що містить радіоактивний ізотоп 60 Co, поміщений в магнітне поле Н кругового струму. Поле Н орієнтує уздовж поля порівняно великі за величиною магнітні моменти ядер 60 Со. Маленькій стрілкою вказано напрямок швидкостей електронів усередині провідника. Як і в ефекті Зеемана, вся система дзеркально симетрична відносно площини, в якій тече круговий струм. При виконанні закону збереження Ч. інтенсивність випромінювання електронів (е ?) при електронному (b-розпаді повинна бути однаковою по обидві сторони цієї площини. В експерименті ж спостерігалася різка асиметрія: по одну сторону площині испускавшие на 40 % більше електронів, ніж по інший. З досвіду Ву випливає, що напруженість магнітного поля НЕ аксіальний, а полярний вектор. Це не суперечить рівнянням електродинаміки, якщо одночасно прийняти, що щільність струму і напруженість електричного поля - аксіальні вектори, а електричний заряд - псевдоскаляром. Псевдоскалярний заряду означає, що при дзеркальному відображенні електрони переходять в позитрони (е +) і взагалі всі частинки - до відповідних античастинки . Можливість такого трактування відображень була вказана американськими вченими Е. Вігнером, Г. Віком і А. Уайтменом ще в 1952. Дзеркальне відображення, що супроводжується заміною всіх частинок на античастинки, Л. Д. Ландау назвав комбінованої інверсією . Допущення про симетрії законів природи щодо комбінованої інверсії виражається законом збереження комбінованої парності. При заміні закону збереження Ч. на закон збереження комбінованої Ч. схема досвіду Ву перестає бути дзеркально симетричною, тому що дзеркальним відображенням цього досвіду ( рис. ) буде позитронний бета-розпад ядра антікобальта,

(що складається з антипротонів і антинейтронів), в магнітному полі кругового струму позитронів. Т. к. заряд позитрона позитивний, то при тому ж напрямку руху носіїв заряду знак струму зміниться, що призведе і до зміні знака магнітного поля ( Н? ).

Т. о., закон збереження Ч. є наближеним, справедливим лише в нехтуванні слабкими взаємодіями. З такою ж точністю справедлива традиційне трактування ( Н - аксіальний вектор і т.д.) трансформаційних властивостей електромагнітних величин щодо інверсії координатних осей.

У квантовій теорії Ч. стану системи з n частинок визначається як власне значення оператора інверсії Р. Дія оператора Р на вектор стану Y (p1, ..., pn ) полягає в зміні знаків імпульсів pi частинок і в множенні на твір П 1 ... П n внутрішніх парності частинок. Внутрішня Ч. - невід'ємна властивість частинки і дорівнює чи +1, або -1. Частинки, для яких П к = 1, називаються парними, а частки, у яких П к = -1, - непарними. Внутрішня Ч. пі-мезонів негативна. Внутрішні Ч. античастинок з напівцілим спіном протилежні Ч. відповідних часток. Оператор Р не діє на проекції спинив і на заряди. Власні значення оператора Р рівні? 1. Стани з Р = 1 називаються парними, а з Р = -1 - непарними.

З визначення Ч. випливають правила для встановлення Ч. фізичних систем з декількох частинок: 1) Ч. системи n частинок з орбітальними моментами

, ... ,

дорівнює

П1 ... П n

(тут ? - Постійна Планка, li - цілі числа), 2) Ч. П 12 складної системи, що складається з двох підсистем з Ч. відповідно П 1, П 2, дорівнює П 12 = П 1П2(- 1) L, де ? - орбітальний момент відносного руху підсистем.

У квантів електромагнітного поля не існує ні внутрішньої Ч., ні орбітального моменту. Ч. кванта електромагнітного випромінювання (фотона) визначається його мультипольного (див. мультиполя ). Ч. електричного 2 l-поля дорівнює ( -1) l, а Ч. магнітного 2 l-поля дорівнює (-1) l + 1. Тому Ч. фіз. системи зберігається при випущенні або поглинанні електричного мультипольного кванта з парним l або магнітного мультипольного кванта з непарним l і змінюється на протилежну при випущенні або поглинанні електричного (магнітного) мультипольного кванта з непарним (парних) l. Правила відбору за Ч. при електромагнітному випромінюванні атомів і ядер виникають за рахунок того, що при однаковою мультипольності і інших рівних умовах магнітне випромінювання значно слабкіше електричного. Ставлення ймовірностей магнітного і електричних випромінювань має порядок (2p R / l) 2, де R - лінійний розмір випромінювача, l - довжина хвилі випромінюваного кванта. Це відношення і для ядер, і для атомів, як правило, значно менше одиниці, так що правила відбору за Ч. проявляються досить різко.

Закон збереження Ч. (званий також Р-инвариантностью) формулюється як збереження величини Р при сильних і електромагнітних взаємодіях.

Поняття внутрішньої Ч. частинки, а тим самим і Ч. стану, містить деяку ступінь неоднозначності, пов'язану з неможливістю порівняти між собою Ч. станів, що розрізняються значеннями хоча б одного з зберігаються зарядів - електричного, баріонів та ін Тому, зокрема, Ч. вакуумного стану, Ч. протона, нейтрона, електрона довільні і можуть бути обрані позитивними. Але вже, наприклад, Ч. пі-мезона, позитрона, антипротона стануть при такому виборі строго визначеними (негативними). ??

З поняттям Ч. тісно пов'язаний фундаментальне питання про симетрії реального простору щодо дзеркальних відображень. Методами теорії груп доводиться, що якщо простір володіє дзеркальною симетрією, то повинні строго виконуватися або закон збереження Ч., або інваріантність при комбінованої інверсії. Експериментально встановлено порушення обох цих законів при слабких взаємодіях. Тому є підстави вважати, що або простір не має симетрію між правим і лівим, або ця симетрія порушується в певних типах взаємодій (наприклад, призводять до розпаду т. н. долгоживущего нейтрального К-мезона, ?? 2p).

Літ.: Лі Ц., Ву Ц., Слабкі взаємодії, пер. з англ., М., 1968; Широков Ю. М., Юдін Н. П., Ядерна фізика, М., 1972; Лі Цзун-дао, Янг Чжень-нин, в збірці: Нові властивості симетрії елементарних частинок, пров. з англ., М., 1957, с. 13; Ву Цзянь-сюн [и др.], там же, с. 69 ; Гарвин Р., Ледерман Л., Вейнріх М., там же, с. 75; Abov Yu. G. et al, "Physics Letters", 1968, v. 27B,? 1, p. 16; Лобашов В. М ., "Вісник АН СРСР", 1969,? 2, с, 58; Вигнер Є., "Успіхи фізичних наук", 1958, т. 65, в. 2, с. 257; Wick G., Wightman A., Wigner Е., "Physical Review", 1952, v. 88, p. 101; Ландау Л. Д., "Журнал експериментальної і теоретичної фізики", 1957, т. 32, в. 2, с. 405; Широков Ю. М ., там же, 1958, т. 34, в. 3, с. 717; його ж, там же, 1960, т. 38, в. 1, с. 140.

© Ю. М. Широков.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка