CP-symmetri, kombinert ladningssymmetri (C) og speilingssymmetri (P). I elektromagnetiske vekselvirkninger, gravitasjon og sterk vekselvirkning (kjernekrefter, kvark-gluon vekselvirkning) er de dynamiske likningene symmetriske både under en ladningstransformasjon (alle ladninger bytter fortegn) og en speilingstransformasjon (posisjon og fart for partiklene bytter fortegn). Slik er det ikke i svake vekselvirkninger, som f.eks. i beta-henfall, der et nøytron (gjerne inni en kjerne) omdannes til et proton, et elektron og et (anti-elektro-) nøytrino. Derimot mente en  at den kombinerte symmetrien skulle være gyldig, dvs. dersom en tok utgangspunkt i en svak prosess som beta-henfall, så skulle en få en like sannsynlig prosess ved å gjøre  en speiling og en ladningstransformasjon samtidig. Dette sees også i desintegrasjon av ladde pioner, der prosessen  \(\pi^- \rightarrow \mu^- \, \overline{\nu_\mu } \)   har en like stor sannsynlighet som \(\pi^+ \rightarrow \mu^+ \, \nu_\mu  \) .

Seinere (1964) fant en at CP-symmetrien ikke er helt eksakt, idet en  fant brudd på CP-symmetrien når nøytrale K-mesoner desintegrerer til to pi-mesoner. I utgangspunktet finns det to nøytrale K-mesoner, et K0 som inneholder en d-kvark og en anti s-kvark, og et anti K0 som inneholder en s-kvark og en anti d-kvark.  Men i svak vekselvirkning kan en ved utveksling av to W-bosoner oppnå at K⁰ går til et anti-K⁰. De fysiske partiklene , kalt KL og KS blir dermed ei blanding, ei miksing, av K⁰ og anti K⁰. Og: prosessen K⁰ --> anti-K⁰ er CP-brytende. Dermed blir den enkle prosessen KL --> 2 π CP-brytende. (subskrift L står for engelsk long og S for short, fordi KL har lengere  levetid enn KS)

I 1999 påviste en eksperimentelt (på Fermilab. og ved CERN) at bruddet på CP-symmetri er litt forskjellig når et nøytralt K-meson henfaller til to elektrisk nøytrale π-mesoner, sammenlikna med to ladde π-mesoner (ett med ladning pluss og ett med ladning minus). Denne effekten kan, iallfall et stykke på vei, forklares innafor standardteorien for elektrosvak- og sterk vekselvirkning (Standardmodellen). Det er foreløpig uklart om det i tillegg trengs (hittil hypotetisk) ny fysikk utover Standardmodellen for å forklare denne effekten. I 1999 ble det også påvist på CERN et direkte brudd på T-symmetri ved desintegrasjon av nøytrale K-mesoner.  En går ut i fra at  kombinasjonen CPT  er en gyldig symmetri.  (All kvantefeltteori bygger på dette). I så fall vil et CP- brudd indirekte implisere T-brudd. Men brudd på T-symmetri er  altså  påvist direkte. I 2001 ble det  påvist brudd på CP-symmetri ved henfall av B-mesoner (ved SLAC og Fermilab i USA og ved KEK i Japan). B-mesoner inneholder en b-kvark (eller anti b-kvark) og i tillegg lettere (anti-) u,d,eller s-kvark.  For desintegrasjon av D-mesoner har en ennå ikke (desember 2016) sett CP-brudd (D-mesoner inneholder c-kvark (eller anti c-kvark) og i tillegg lettere (anti-) u,d,eller s-kvark). Se antimaterie , elementærpartikkel, og elementærpartikkelfysikk.

En konsekvens av bruddet på CP -symmetri er at fermioner vil ha et elektrisk dipolmoment. Dette er en svært liten effekt. Mens et nøytron har et magnetisk dipolmoment av størrelsesorden ett Bohr-magneton , har en funnet eksperimentelt at et elektriske dipolmoment må være mindre enn 10^{-12} Bohr-magnetoner. Innafor Standardmodellen for elementærpartikkelfysikk viser teoretiske beregninger at det elektriske dipolmomentet for nøytronet er av størrelsesorden 10^{-17} Bohr-magnetoner. Om det elektriske dipolmomentet til nøytronet måles til å være større enn dette, er det et signal om at det finns "Ny Fysikk" utover Standardmodellen, dvs. at Standardmodellen må suppleres , f.eks. med nye partikler og vekselvirkninger.

Et opplagt brudd på CP-symmetri ser vi fordi universet består av (nesten) bare materie. En regner med at det ved Big Bang ble skapt like mye anti-materie som materie, men at antimaterien annihilerte mot materie og at materien vi ser nå er et overskudd av materie som  skyldes CP-brytende effekter! Den russiske fysikeren Andrei Sakharov (Ja,- det er faktisk han som fikk Nobels fredspris i 1975) formulerte i 1967 fire vilkår for at universet skulle ha utvikla en ubalanse mellom materie og antimaterie like etter "big bang": Det måtte ha vært brudd på baryontall (B), på C-symmetri og CP-symmetri. I tillegg måtte brudd på disse symmetriene skjedd samtidig som en termisk ustabilitet.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.