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宇称不守恒的前提怎么描述弱相互作用

时间: 2023-04-24 00:59:53 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 111次

宇称不守恒的前提怎么描述弱相互作用

如何通俗易懂地解释「弱相互作用中宇称不守恒」?

如下:

宇称不守恒定律是指:在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称,由吴健雄用钴60验证。

对称性反映不同物质形态在运动中的共性,而对称性的破坏才使它们显示出各自的特性。如同图案一样,只有对称没有它的破坏,看上去虽然很规则,但同时显得单调和呆板。

只有基本上对称而又不完全对称才构成美的建筑和图案。大自然正是这样的建筑师。当大自然构造像DNA这样的大分子时,总是遵循复制的原则,将分子按照对称的螺旋结构联接在一起,而构成螺旋形结构的空间排列是全同的。

但是在复制过程中,对精确对称性的细微的偏离就会在大分子单位的排列次序上产生新的可能性,从而使得那些更便于复制的样式更快地发展,形成了进化的过程。

举例说明:

我们可以用一个类似的例子来说明问题。假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方座位上,油门踏板在他的右脚附近;而汽车B的司机则坐在右前方座位上,油门踏板在他的左脚附近。

汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板,使得汽车以一定的速度向前驶去;汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下——他逆时针方向开动点火钥匙,用左脚踩油门踏板,并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。汽车B将会如何运动呢?

也许大多数人会认为,两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是,他们犯了想当然的毛病。吴健雄的实验证明了,在粒子世界里,汽车B将以完全不同的速度行驶,方向也未必一致!——粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。

什么叫 “弱相互作用下宇称不守恒”

守恒律是物理学中最重要的定律.学过高中物理教本的人都知道很多守恒律,如物质守恒、能量守恒、电荷守恒等等.在物理学中还有一条守恒律,叫做宇称守恒律.那么,什么是宇称守恒律呢?所谓的宇称守恒就是指物理规律在空间反演(如镜象)下完全不变,我们可以举一个例子,如图:左边的钟是右边的钟的镜象,右边的钟以顺时针方向旋转,左边的钟则以逆时针方向旋转,但两个钟的快慢却是一致的.这就是说,物理规律是左右对称的,这就是宇称守恒定律.宇称守恒定律于1926年被发现后,一直被视为神圣不可动摇的定律,然而这一金科玉律却被1953年出现的“θ—τ之谜”所打破.为了弄清什么是“θ—τ之谜”,我们先得说明一下.按照现在物理学理论,每个基本粒子都有确定的宇称,或奇或偶.宇称守恒定律要求在基本粒子相互作用过程中,反应粒子的宇称与生成粒子的宇称必须具有相同的奇偶必性,然而“θ—τ之谜”却违背了这一定律.1953年,美国的达里兹和法布里发现,在弱相互作用衰变时,似乎有两种不同类型的K介子.一种叫θ介子,它衰变为两个π介子,由于π介子具有奇宇称,因而θ介子应具有偶宇称;另一种被称作τ介子的K介子则衰变为三个π介子,因而τ介子宇称为奇.然而精密的测量表明,θ介子和τ介子具有相同的质量、电荷和寿命,似乎应为同一种粒子,但如果θ介子和τ介子是同一种粒子,则必须破坏宇称守恒,这在当时是不可想象的.物理学家被这恼人的“θ—τ之谜”弄得狼狈不堪.1956年,这一“θ—τ之谜”被两位年轻的著名物理学家李政道和杨振宁解破.他们两人在检查了所有的粒子反演过程后指出,迄今为止在涉及强相互作用的粒子反演过程中,宇称是守恒的,但在弱相互作用中,宇称守恒定律从来没有得到检验过.于是两人大胆地断言,弱相互作用中宇称不守恒,θ和τ属于同一介子.这一结论震惊了物理学界,许多人表示不相信.大物理学家泡利断言:“我不相信上帝是一个软弱的左撇子,我已经准备好下一笔大赌注,我敢打赌实验将获得对称的结论.”不知泡利是否真的打了赌没有,如果他打赌的话,则注定是要失败的,因为另一位著名物理学吴健雄以无可争辩的实验事实证明了弱相互作用中宇称不守恒的结论.为什么宇称守恒会在弱相互作用中遭到破坏呢?难道说上帝本质上是个软弱的左撇子而当他想强烈地表现自己时,却又装模作样地变得不偏不倚了吗?这一问题使物理学家大伤脑筋,不久,更令他们头痛的事发生了:时间也不再具有对称性了.宇称不守恒发现后,人们证明了一条CPT反演联合守恒的定律.这里C指电荷,P指宇称,T指时间,人们相信,尽管P反演不守恒,但时间T反演还是守恒的,因而CP联合反演也是守恒的.然而美国的菲奇和克罗宁等人于1963年在中性长寿命K’衰变中失去了记忆,更使物理学家惊奇的是,T反演不守恒仅在K’衰变事例中找得到,而且不守恒量 仅仅只有千分之一的数量级.如何解释上述现象,物理学家至今还没有得到答案 

粒子世界(15)杨振宁、李政道提出弱相互作用中宇称不守恒!

先理解什么是宇称守衡,然后理解什么叫弱相作用,就明白了。所谓的宇称守恒就是指物理规律在空间反演(如镜象)下完全不变,我们可以举一个例子,如图:左边的钟是右边的钟的镜象,右边的钟以顺时针方向旋转,左边的钟则以逆时针方向旋转,但两个钟的快慢却是一致的。这就是说,物理规律是左右对称的,这就是宇称守恒定律。
弱相互作用是自然界存在的四种基本作用之一,是指基本粒子之间一种特殊作用也是空间尺度最小的作用。而宇称指的是对称的意思。就是说 当物质之间的尺度小到只存在弱相互作用的尺度要求的时候,其空间反演(对称)的反物质与正物质的规律是不完全相同的。
大致说来是一种运算律.分为偶宇称和奇宇称.通过这种运算分别取本身的值和正负性相反的值.宇称的本征值为±1.表征了微观粒子对称性

宇称不守恒通俗解释是什么?

宇称不守恒定律指出,在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称。

对称性反映不同物质形态在运动中的共性,而对称性的破坏使它们显示出各自的特性。宇称不守恒定律指出,在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称。该定理最早由杨振宁和李政道提出,后由吴健雄用钴60实验验证,后成为物理学中弱作用理论的基石。

宇称不守恒定律彻底改变了人类对对称性的认识,促成了此后几十年物理学界对对称性的关注,在粒子物理研究、完善宇宙大爆炸理论等方面具有重大意义。1957年,杨振宁和李政道也因此双双获得了诺贝尔奖。

宇称不守恒定律举例说明:

假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方座位上,油门踏板在他的右脚附近;而汽车B的司机则坐在右前方座位上,油门踏板在他的左脚附近。

现在,汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板,使得汽车以一定的速度向前驶去;汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下—他反时针方向开动点火钥匙,用左脚踩油门踏板,并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。现在,汽车B将会如何运动呢?

也许大多数人会认为,两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是,吴健雄的实验证明了,在粒子世界里,汽车B将以完全不同的速度行驶,方向也未必一致!粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。

可以这样简单的理解,任何物质存在反物质。如果把所有物质视为一个世界,那所有反物质构成了另一个镜像的世界。
如果宇称守恒,那就意味着,物质世界1w个不同的原子构成了一棵树,那反物质世界同样的1w个反粒子也同样构成了一棵树。扩散开去,那就等价于两个世界除了物质与反物质的差别外,两个世界完全一模一样。这个世界有个你,那个世界同样有一个你。你在这个世界做了什么,那个世界的你同样的做了什么。
但是宇称不守恒的发现证明了这个理论是错误的。同样的例子,由于宇称不守恒,所以,物质世界1w个粒子构成了一棵树,但是反物质世界这1w个粒子可能分散在了不同的物质之中,比如说有2千个反粒子混在了反物质世界的墙里,1千个反粒子混在了反物质世界的石头里等等。这个世界有个你,那个世界却不一定还有你。
所以宇称不守恒引导出一个这样的世界架构,设物质构成世界,反物质构成反物质世界,则两个世界除了构成粒子性质相反外,形态(空间)、历史(时间)、特征(世界规则)不完全一致,是完全不相同的两个独立发展的世界。两个世界唯一的联系是使用了同样的资源池,资源池是正反对称的,一个世界用了正的,另一个世界用了反的,但是拿到资源池后干了什么,怎么发展,两个世界却是各走各路,互不相同。

宇称不守恒定律是什么意思

在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称,由吴健雄用钴60验证。宇称不守恒并不是一个局部性的理论发展,它影响了整个物理学界的方方面面,是囊括了分子、原子和基本粒子物理的一个基本。对称性在20世纪物理学里很重要。

什么是宇称不守恒

宇称不守恒定律是指在弱相互作用中,互为镜像的两个物质的运动不对称,由著名的物理学家吴健雄用钴60验证。科学界在1956年以前一直认为宇称守恒,也就是说一个粒子的镜像与其本身的性质完全相同,1956年,科学家发现θ和γ两种粒子的自旋、质量、寿命、电荷完全相同,大多数人认为它们是同一种粒子,但是θ衰变时产生两个π介子,γ衰变时产生3个,这又说明它们是不同的粒子。换一种方式来说就是对称性反映了不同物质形态在运动中的共性,而对称性的破坏才使它们显示出各自的特性。

如同图案一样,只有对称没有它的破坏,看上去虽然很规则,但同时又显得单调和呆板,只有基本上对称而又不完全对称才构成美的建筑和图案,大自然就是这这样的建筑师,当大自然构造像DNA这样的大分子的时候,总是遵循复制的原则,将分子按照对称的螺旋结构联接在一起,而构成螺旋结构的空间排列又是完全相同的,但是在复制的过程中,对精确对称性的细微偏离就会在大分子排列次序上产生新的可能性,从而使得那些更便于复制的样式更快地发展,形成了发育的过程。

用一个类似的例子来说明问题:假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方的位子上,油门踏板在他的右脚附近,;而汽车B的司机坐在右前方的座位上,油门踏板在其左脚位置。现在汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板使得汽车以一定的速度向前驶去;而汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下,——他逆时针方向点火开动汽车,用左脚踩油门,并使踏板的倾斜程度与A保持一致。那么现在汽车B会怎么运动呢?

按照我们正常的思维,两辆汽车应该以完全相同的速度向着相同的方向行驶,遗憾的是,这不过是我们想当然的,在粒子世界里,这并不一定。吴健雄用实验证实了,在粒子世界里,两辆汽车将以完全不同的速度行驶,方向也未必会相同。粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。

宇称不守恒有什么实际意义

宇称不守恒的意义如下:

宇称不守恒(即便只是在弱相互作用下)并不是一个局部性的理论发展,它影响了整个物理学界的方方面面,是囊括了分子、原子和基本粒子物理的一个基本。

对称性在20世纪物理学里很重要,特别是的相对论在时空对称方面取得的巨大成就,还有量子力学里对对称性的极度重视,使得那时候人们对对称性的信仰和依赖丝毫不比20世纪之前人们对绝对时空观的依赖弱。

宇称不守恒的发现震碎了人们对上帝绝对对称的信念,迫使人们重新思考对称的问题,这一转向导致了后来许多深刻的发现。人们慢慢发现,上帝虽然喜欢对称,但是并不喜欢绝对对称,因为绝对对称必然导致大家都一样。

电磁力和弱力在早期就是完全同一种力,叫电弱力,后来随着宇宙的环境温度慢慢变化,发生了对称性破缺,电弱力就分成了现在的电磁力和弱力两种。其实,除了已经完全统一了的电弱相互作用,现在用来描述强相互作用的量子色动力学也是一种杨-米尔斯理论。

宇称不守恒定律

宇称不守恒定律是指在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称。由吴健雄用钴60验证。科学界在1956年前一直认为宇称守恒,也就是说一个粒子的镜像与其本身性质完全相同。

1956年,科学家发现θ和τ两种介子的自旋、质量、寿命、电荷等完全相同,多数人认为它们是同一种粒子,但θ介子衰变时产生两个π介子,τ子衰变时产生3个,这又说明它们是不同种粒子。

文章标题: 宇称不守恒的前提怎么描述弱相互作用
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