CPT-инвариантность

Ароматы в физике элементарных частиц
Ароматы
Лептонное число: L Барионное число: B Странность: S Очарование: C Прелесть: B' Истинность: T
Чётность
P-чётность: P С-чётность: C T-чётность: T CP-чётность: CP G-чётность: G R-чётность: R
Квантовые числа
Главное: n Орбитальное: l Магнитное: m Спин: S
Заряды
Изоспин: I или Iz Слабый изоспин: T или Tz Электрический заряд: Q Цветовой заряд: r,b,g
Комбинации
Гиперзаряд: Y Y = 2(Q − Iz) = B + S + C + B' + T Слабый гиперзаряд: YW YW = 2(Q − Tz) = B − L
См. также
CP-инвариантность CPT-инвариантность CKM-матрица PMNS-матрица Хиральность

CPT-инвариантность (англ. Charge, Parity, Time) — это фундаментальная симметрия физических законов при преобразованиях, включающих одновременную инверсию зарядового сопряжения, пространства и времени.

Открытия в конце 1950-х выявили нарушения

сохраняется во всех физических явлениях, но позже стало ясно, что это не так.

С другой стороны, есть теорема, в которой выводится сохранение CPT-симметрии для всех физических явлений, исходя из правильности

должна иметь CPT-симметрию.

CPT-теорема впервые появилась в работе

дал более общее доказательство в рамках аксиоматической квантовой теории поля.

Вывод

В нестрогом выводе можно взять преобразование Лоренца в определенном направлении — назовём его ${\displaystyle z}$. Если мы усложним

, мнимый буст с параметром буста ${\displaystyle \mathrm {i} \pi }$ приведёт к тому, что ${\displaystyle t}$ устремится к ${\displaystyle -t}$, а ${\displaystyle z}$ устремится к ${\displaystyle -z}$. Если затем выполнить дополнительное вращение ${\displaystyle \pi }$ в плоскости xy, мы получаем комбинацию P и CT. Комбинация CT появляется здесь вместо T, потому что мы имеем дело с унитарным преобразованием, а не с . Предположив, что операция комплексного роста корректна как симметрия, мы получаем состояние, которое описывается теми же законами. Это даёт нам CPT-теорему.

В силу CPT-теоремы доказывается строгое соответствие между веществом и антивеществом. В частности, у частицы и античастицы точно равны масса и магнитный момент, их электрические заряды равны по модулю и противоположны по знаку, а спины равны по модулю и противоположны по направлению.

На

пары эквивалентны и дают одни и те же значения амплитуд.

Следствия и подтексты

Следствие этого вывода в том, что нарушение CPT автоматически ведёт к нарушению

лоренц-инвариантности

.

Подтекст CPT-симметрии состоит в том, что зеркальное отображение нашей Вселенной —

) и обращена во времени — будет вести себя так же, как и наша вселенная. В любой момент соответствующих времён две вселенные будут идентичны, и преобразование CPT запросто превратит одну в другую. CPT-симметрия считается фундаментальным качеством физических законов.

Для сохранения этой симметрии каждое нарушение комбинированной симметрии двух её компонент (например, CP) должно иметь соответствующее нарушение в третьей компоненте (например, T); на самом деле, математически, это одна и та же вещь. Таким образом, нарушения T-симметрии часто относят к нарушениям CP-инвариантности.

CPT-теорема может быть обобщена для учёта пин групп.

• Симметрия Пуанкаре и Квантовая теория поля
• Чётность (физика), Зарядовое сопряжение и T-симметрия
• Нарушение CP-инвариантности и каон

• Griffiths, David J. Introduction to Elementary Particles (неопр.). — Wiley, John & Sons, Inc, 1987.
• R. F. Streater^[англ.] and A. S. Wightman^[англ.]. PCT, spin statistics and all that (неопр.). — Benjamin/Cummings^[англ.], 1964.

• http://www.arxiv.org/abs/math-ph/0012006
• http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/05/2.html
• Particle data group on CPT
• 8-component theory for fermions in which T-parity can be a complex number with unit radius. The CPT invariance is not a theorem but a better to have propert in these class of theories.