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 artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.