Zobrazení zdroje stránky Narušení CP-symetrie

'''Narušení CP-symetrie''' je ve [[Fyzika částic|fyzice částic]] narušení složené '''symetrie konjugace náboje''' ([[C symetrie|C-symetrie]]) a '''parity''' ([[P-symetrie]]). Zachovávání CP-symetrie znamená, že ke každému ději existuje obdobný děj, ve kterém jsou navzájem zaměněny všechny částice s příslušnými antičásticemi (C-symetrie) a obráceny prostorové souřadnice („zrcadlová“ neboli P-symetrie). Zatímco při [[Silná interakce|silných]] a [[Elektromagnetická interakce|elektromagnetických interakcích]] se CP-symetrie zachovává, při některých [[Slabá interakce|slabých interakcích]] může docházet k jejímu narušování. Za objev narušení CP-symetrie při rozpadech neutrálních [[kaon]]ů v roce 1964 získali jeho objevitelé [[James Watson Cronin|James Cronin]] a [[Val Logsdon Fitch|Val Fitch]] v roce 1980 [[Nobelova cena za fyziku|Nobelovu cenu za fyziku]].

Narušení CP-symetrie hraje důležitou roli jak v [[Fyzikální kosmologie|kosmologických]] pokusech vysvětlit převahu [[Hmota|hmoty]] nad [[Antihmota|antihmotou]] v našem [[vesmír]]u, tak při studiu [[Slabá interakce|slabé interakce]] ve [[Fyzika částic|fyzice částic]].

== Úvod ==
Až do 50. let 20. století se zachování parity považovalo za jeden ze základních geometrických zákonů zachování (spolu se [[Zákon zachování energie|zákonem zachováním energie]] a [[Zákon zachování hybnosti|zákonem zachováním hybnosti]]).
Po objevu [[Parita (fyzika)#Narušení parity|narušení parity]] v roce 1956 byla jako symetrie, vůči níž jsou všechny fyzikální děje invariantní, navrhována CP-symetrie.
Zatímco podle současných znalostí jsou [[silná interakce|silná]] a [[elektromagnetická interakce]] invarianty při kombinovaných operacích CP transformace, při určitých typech [[Slabý rozpad|slabých rozpadů]] je tato symetrie nepatrně narušena.

Podle současných znalostí se při fyzikálních dějích zachovává pouze slabší verze symetrie, a to [[CPT symetrie|CPT-symetrie]]. Vedle C a P existuje třetí operace, obrácení toku času '''T''', které odpovídá obrácení směru děje. Z invariance při obrácení času vyplývá, že když zákony fyziky umožňují určitý děj, bude opačný děj také možný a bude nastávat ve stejném poměru v obou směrech. Předpokládá se, že kombinace CPT vytváří přesnou symetrii všech typů základních interakcí. Pokud platí CPT-symetrie, je narušení CP-symetrie ekvivalentní s narušením T-symetrie. Narušení CP-symetrie způsobuje narušení T za předpokladu, že dlouho nevyvrácená CPT věta je platná. Tento zákon zachování, považovaný za jeden ze základních principů [[Kvantová teorie pole|kvantové teorie pole]], říká, že dochází současně ke změně konjugace náboje, parity a obrácení času.

== Historie ==

=== P-symetrie ===
Myšlenka za symetrií parity je, že rovnice fyziky částic jsou invariantní vůči zrcadlové inverzi. To vedlo k předpovědi, že zrcadlový obraz reakce (jako například [[Chemická reakce|chemické reakce]] nebo [[Radioaktivita|radioaktivního rozpadu]]) se objevuje stejně často jako původní reakce.
Pečlivé kritické prověření existujících pokusných dat, které provedli teoretičtí fyzikové [[Tsung-Dao Lee]] a [[Chen-Ning Yang]] v roce 1956, však odhalilo, že zatímco při rozpadech vyvolaných silnými nebo elektromagnetickými interakcemi bylo zachování parity potvrzeno, při slabých interakcích testováno nebylo. Proto navrhli několik možných přímých experimentálních testů. Již první test založený na [[beta rozpad]]u jader izotopu [[Kobalt-60|kobaltu-60]] provedený v roce 1956 týmem, který vedla [[Chien-Shiung Wu]], přesvědčivě ukázal, že slabá interakce P-symetrii narušuje, protože některé děje nenastávají stejně často jako jejich zrcadlový obraz.
Symetrie parity se stále zdá být platná pro všechny děje zahrnující [[elektromagnetismus|elektromagnetické]] a [[Silná interakce|silné interakce]].

=== CP-symetrie ===
Pro obnovení symetrie [[Kvantová mechanika|kvantově-mechanického]] systému by bylo třeba najít jinou symetrii ''S'' takovou, aby kombinovaná symetrie ''PS'' narušena nebyla. Tento drobný detail o struktuře [[Hilbertův prostor|Hilbertova prostoru]] byl objeven krátce po objevu narušení ''P'', což vedlo k návrhu, aby požadovanou symetrií pro obnovení systému byla konjugace náboje.

''CP-symetrie'', často označovaná pouze ''CP'', je produktem dvou [[symetrie ve fyzice|symetrií]]: písmeno C znamená konjugaci náboje, při kterém se nahrazuje částice svojí [[antičástice|antičásticí]], a písmeno P obrácení parity, kterému odpovídá vytvoření zrcadlového obrazu fyzikální systému.
[[Lev Landau]] v roce 1957 navrhl CP-symetrii jako skutečnou symetrii mezi hmotou a antihmotou, kde C znamená konjugaci náboje, je symetrií mezi částicemi a antičásticemi.
Jinými slovy se předpokládalo, že při nahrazení všech částic svými [[antičástice]]mi bude výsledek ekvivalentní se zrcadlovým obrazem původního procesu.

== Experimentální status ==
[[Soubor:Kaon-box-diagram.svg|náhled|vpravo|Čtvercový diagram kaonové oscilace]]
[[Soubor:Kaon-box-diagram-alt.svg|náhled|vpravo|Výše uvedené čtvercové diagramy jsou [[Feynmanův diagram|Feynmanovými diagramy]], které poskytují hlavní příspěvky k amplitudě oscilace mezi kaonem <math>K_0</math> a antikaonem <math>\bar{K_0}</math>]]

=== Nepřímé narušení CP-symetrie ===
V roce 1964 [[James Watson Cronin|James Cronin]] a [[Val Logsdon Fitch|Val Fitch]] se svými spolupracovníky poskytli jasný důkaz, že při rozpadu [[kaon]]u může docházet k narušení CP-symetrie.<ref name="FCE">[http://large.stanford.edu/courses/2008/ph204/coleman1/ Fitch-Cronin Experiment]</ref> Tato práce<ref name="FC1964">{{Citace periodika
 | titul= Evidence for the 2π Decay of the K{{Su|b=2|p=0}} Meson System
 | url= https://archive.org/details/sim_physical-review-letters_1964-07-27_13_4/page/n19
 | periodikum = Physical Review Letters
 | rok = 1964
 | ročník = 13
 | číslo = 4
 | strany = 138
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.13.138
 | bibcode = 1964PhRvL..13..138C
 | příjmení = Christenson
 | jméno = J. H.
 | příjmení2 = Cronin
 | jméno2 = J. W.
 | příjmení3 = Fitch
 | jméno3 = V. L.
 | příjmení4 = Turlay
 | jméno4 = R.
 | doi-přístup = free }}</ref> jim v roce 1980 zajistila Nobelovu cenu. Tento objev ukázal, že slabá interakce narušuje nejen symetrii '''C''' nábojové konjugace mezi částicemi a antičásticemi a symetrii '''P''' neboli paritu, ale také jejich kombinaci. Objev šokoval částicové fyziky a otevřel dveře otázkám, které jsou stále v centru zájmu fyziky částic a dnešní kosmologie. Neexistence přesné CP-symetrie, ale i fakt, že je dodržena téměř vždy, vytvořilo velkou hádanku.

Narušení CP-symetrie objevené v roce 1964 vycházelo z pozorování, že se neutrální [[kaon]]y mohou přeměňovat na své [[antičástice]] (přičemž je každý [[kvark]] nahrazen antikvarkem) a naopak, ale takové přeměny se neobjevují s přesně stejnou pravděpodobností v obou směrech; toto se nazývá ''nepřímé'' narušení CP-symetrie.

=== Přímé narušení CP-symetrie ===
Přestože se mnoho fyziků pokoušelo najít nějaký projev narušení CP-symetrie, tato snaha nebyla až do 90. let 20. století úspěšná, Možné narušení CP-symetrie bylo objeveno až v pokusu [[NA31]] v [[Evropská organizace pro jaderný výzkum|CERNu]] při procesu rozpadu právě těchto neutrálních kaonů (''přímé'' narušení CP-symetrie). Pozorování však nebylo zcela jednoznačné, takže výsledný důkaz přinesl až v roce 1999 [[KTeV pokus]] ve [[Fermilab]]u<ref>{{Citace periodika
 | příjmení = Alavi-Harati
 | jméno = A.
 | spoluautoři = et al.
 | spolupráce = KTeV Collaboration
 | titul = Observation of Direct CP Violation in K<sub>S,L</sub>→ππ Decays
 | periodikum = Physical Review Letters
 | rok = 1999
 | ročník = 83
 | číslo = 1
 | strany = 22–27
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.83.22
 | arxiv = hep-ex/9905060
 | bibcode = 1999PhRvL..83...22A }}</ref> a [[pokus NA48]] v [[Evropská organizace pro jaderný výzkum|CERN]]u.<ref name="NA48">
{{Citace periodika
 | příjmení = Fanti
 | jméno = V.
 | spoluautoři = et al.
 | spolupráce = NA48 Collaboration
 | rok = 1999
 | titul = A new measurement of direct CP violation in two pion decays of the neutral kaon
 | url = https://archive.org/details/arxiv-hep-ex9909022
 | periodikum = Physics Letters B
 | ročník = 465
 | číslo = 1–4
 | strany = 335–348
 | arxiv = hep-ex/9909022
 | bibcode = 1999PhLB..465..335F
 | doi = 10.1016/S0370-2693(99)01030-8
}}</ref>

Další přímé narušení CP-symetrie v jiném systému ukázala v roce 2001 nová generace pokusů, především [[Experiment BaBar|experimentu BaBar]] ve Stanford Linear Accelerator Center ([[Národní urychlovačová laboratoř SLAC|SLAC]])<ref>{{Citace periodika
 | titul = Measurement of CP-Violating Asymmetries in B<sup>0</sup> Decays to CP Eigenstates
 | periodikum = Physical Review Letters
 | rok = 2001
 | ročník = 86
 | číslo = 12
 | strany = 2515–22
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.86.2515
 | arxiv = hep-ex/0102030
 | bibcode = 2001PhRvL..86.2515A
 | pmid = 11289970
 | příjmení = Aubert
 | jméno = B
 | spoluautoři = et al }}</ref> a [[Experiment Belle|experimentu Belle]] v High Energie Accelerator Research Organisation ([[KEK]])<ref>{{Citace periodika
 | titul = Observation of Large CP Violation in the Neutral B Meson System
 | periodikum = Physical Review Letters
 | rok = 2001
 | ročník = 87
 | číslo = 9
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.87.091802
 | arxiv = hep-ex/0107061
 | bibcode = 2001PhRvL..87i1802A
 | pmid = 11531561
 | strany = 091802
 | příjmení = Abe
 | jméno = K.
 | spoluautoři = et al}}</ref> v Japonsku. Konkrétně to bylo při rozpadech [[B mezon]]ů.<ref>
{{Citace elektronické monografie
 | jméno = Peter
 | příjmení = Rodgers
 | titul = Where did all the antimatter go?
 | url = http://physicsworld.com/cws/article/print/2001/aug/01/where-did-all-the-antimatter-go
 | strany = 11
 | datum = srpen 2001
 | dílo = Physics World
}}</ref> Následně bylo objeveno velké množství procesů narušení CP-symetrie při rozpadech [[B mezon]]u. Před těmito „[[B-factory]]“ pokusy existovala logická možnost, že by se všechna narušení CP-symetrie týkala pouze fyziky kaonů. To však přineslo otázku, proč se narušení CP-symetrie ''ne''objevuje také u silné interakce, a proč nebylo předpovězeno nerozšířeným [[Standardní model|Standardním modelem]], vzhledem k přesnosti tohoto modelu pro „normální“ děje.

V roce 2011 byl oznámen náznak narušení CP-symetrie při rozpadech neutrálních [[D mezon]]ů na základě výsledků [[LHCb]] pokusu v [[Evropská organizace pro jaderný výzkum|CERNu]] s použitím 0.6&nbsp;fb<sup>−1</sup> Run 1 dat.<ref>{{Citace monografie
 | příjmení = Carbone
 | jméno = A.
 | titul = A search for time-integrated CP violation in D<sup>0</sup>→h<sup>−</sup>h<sup>+</sup> decays
 | rok = 2012
 | arxiv = 1210.8257
 | eprint = 1210.8257
 | třída = hep-ex }}</ref> Ale stejné měření pomocí plného 3.0&nbsp;fb<sup>−1</sup> Run 1 vzorku narušení CP-symetrie neprokázalo.<ref>{{Citace periodika
 | autor = LHCb Collaboration
 | titul = Measurement of CP asymmetry in D<sup>0</sup>→K<sup>+</sup>K<sup>−</sup> and D<sup>0</sup>→π<sup>+</sup>π<sup>−</sup> decays
 | periodikum = JHEP
 | datum = 2014
 | ročník = 7
 | číslo = 7
 | strany = 41
 | doi = 10.1007/JHEP07(2014)041
 | arxiv = 1405.2797
 | bibcode = 2014JHEP...07..041A }}</ref>

V roce 2013 byl ohlášen objev narušení CP-symetrie z LHCb při rozpadech [[Podivný B mezon|podivného B mezonu]].<ref>{{Citace periodika
 | příjmení = Aaij
 | jméno = R.
 | spoluautoři = et al.
 | spolupráce = LHCb Collaboration
 | titul = First Observation of CP Violation in the Decays of B<sup>0</sup><sub>s</sub> Mesons
 | periodikum = Physical Review Letters
 | datum = 2013-05-30
 | ročník = 110
 | číslo = 22
 | strany = 221601
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.110.221601
 | pmid = 23767711
 | bibcode = 2013PhRvL.110v1601A
 | arxiv = 1304.6173}}</ref>

V březnu 2019 byl ohlášen objev narušení CP-symetrie z LHCb při rozpadech půvabného <math>D^{0}</math> s odchylkou od nuly o velikosti 5,3 násobek standardní odchylky.<ref>{{Citace periodika
 | příjmení = Aaij
 | jméno = R.
 | spoluautoři = et al.
 | spolupráce = LHCb Collaboration
 | titul = Observation of CP Violation in Charm Decays
 | periodikum = Physical Review Letters
 | datum = 2019
 | ročník = 122
 | strany = 211803
 | doi = 10.1103/PhysRevLett.122.211803
 | url = https://iris.unica.to/bitstream/11584/270374/2/PhysRevLett.122.211803.pdf
 }}{{Nedostupný zdroj}}</ref>

V roce 2020 byly z [[T2K pokus|T2K Collaboration]] poprvé oznámeny známky narušení CP-symetrie u leptonů.<ref>{{Citace periodika
 | příjmení = Abe
 | jméno = K.
 | příjmení2 = Akutsu
 | jméno2 = R.
 | spoluautoři = et al.
 | spolupráce = T2K Collaboration
 | titul = Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations
 | periodikum = Nature
 | datum = 2020-04-16
 | ročník = 580
 | číslo = 7803
 | strany = 339–344
 | doi = 10.1038/s41586-020-2177-0
 | arxiv = 1910.03887}}</ref>
Při tomto pokusu byly [[Urychlovač částic|urychlovačem částic]] střídavě vytvářeny paprsky mionových neutrin (ν<sub>μ</sub>) a mionových antineutrin ({{Overline|ν}}<sub>μ</sub>). V době, kdy se dostaly do detektoru, byl detekován výrazně vyšší podíl elektronových neutrin (ν<sub>e</sub>) z ν<sub>μ</sub> paprsků, než elektronových antineutrin ({{Overline|ν}}<sub>e</sub>) z {{Overline|ν}}<sub>μ</sub> paprsků. Výsledky zatím nebyly dostatečně přesné pro určení velikosti narušení CP-symetrie v poměru k narušení pozorovanému u kvarků. Navíc v podobném experimentu [[NOvA]] nebyly zjištěny žádné známky narušení CP-symetrie při neutrinových oscilacích,<ref>
{{Citace sborníku
 | příjmení = Himmel
 | jméno = Alex
 | korporace = NOvA Collaboration
 | titul = New Oscillation Results from the NOvA Experiment
 | datum = 2 July 2020
 | sborník = Neutrino2020
 | url = https://indico.fnal.gov/event/43209/timetable/#194-new-oscillation-results-fr
 | doi=10.5281/zenodo.3959581
}}</ref> což je v mírném rozporu s T2K.<ref>
{{Citace periodika
 | jméno = Kevin J.
 | příjmení = Kelly
 | jméno2 = Pedro A.N.
 | příjmení2 = Machado
 | jméno3 = Stephen J.
 | příjmení3 = Parke
 | jméno4 = Yuber F.
 | příjmení4 = Perez-Gonzalez
 | jméno5 = Renata Zukanovich
 | příjmení5 = Funchal
 | titul = Back to (Mass-)Square(d) One: The Neutrino Mass Ordering in Light of Recent Data
 | datum = 2020-07-16
 | periodikum = Physical Review D
 | rok = 2021
 | arxiv = 2007.08526
}}</ref><ref>
{{Citace periodika
 | jméno = Peter B.
 | příjmení = Denton
 | jméno2 = Julia
 | příjmení2 = Gehrlein
 | jméno3 = Rebekah
 | příjmení3 = Pestes
 | titul = CP-Violating Neutrino Non-Standard Interactions in Long-Baseline-Accelerator Data
 | periodikum = Physical Review Letters
 | svazek = Volume 126
 | vydání = 1
 | datum = 2020-08-03
 | arxiv = 2008.01110
}}</ref>

== Narušení CP-symetrie ve Standardním modelu ==
K „přímému“ narušení CP-symetrie by ve Standardním modelu došlo, pokud by se v [[Matice CKM|matici CKM]] popisující [[kvark]]ový mixing nebo [[Matice PMNS|matici PMNS]] popisující [[neutrino]]vý mixing objevila [[Komplexní číslo|komplexní]] fáze. Nutnou podmínkou pro vznik komplexní fáze je přítomnost alespoň tří [[Generace (částice)|generací]] kvarků. Pokud by bylo přítomno méně generací kvarků, komplexní parametr fáze [[CKM matice#Counting|by byl absorbován]] do redefinice kvarkového pole. Oblíbený refázovací invariant, jehož zmizení signalizuje nepřítomnost narušení CP-symetrie, a který se objevuje ve většině amplitud narušujících CP-symetrii je ''Jarlskogův invariant'', <math>J = c_{12}c_{13}^2 c_{23}s_{12}s_{13}s_{23}\sin \delta \approx 3~10^{-5}.</math>

Důvod, proč komplexní fáze způsobuje narušení CP-symetrie, není okamžitě zjevný, ale je možné jej vidět takto: Uvažujme jakékoli dané částice (nebo sady částic) <math>a</math> a <math>b</math> a jejich antičástice <math>\bar{a}</math> a <math>\bar{b}</math>. Nyní uvažujme proces <math>a \rightarrow b</math> a příslušný proces s antičásticemi <math>\bar{a} \rightarrow \bar{b}</math> a označme jejich amplitudy <math>M</math> a <math>\bar{M}</math>. Před narušením CP-symetrie musí být tyto členy ''stejná'' komplexní čísla. Nyní můžeme oddělit magnitudu a fázi použitím vztahu <math>M=|M|e^{i\theta}</math>. Pokud fázový člen je zaveden (například) z matice CKM, označujeme jej <math>e^{i\phi}</math>. Pamatujte, že <math>\bar{M}</math> obsahuje konjugovanou matici k <math>M</math>, takže vybírá fázový člen <math>e^{-i\phi}</math>.

Tím dostáváme vzorce:
:<math>M=|M|e^{i\theta}e^{i\phi}</math>
:<math>\bar{M}=|M|e^{i\theta}e^{-i\phi}</math>
Fyzikálně měřitelné reakční poměry jsou úměrné <math>|M|^{2}</math>, takže zatím se nic nemění. Nicméně uvažujme, že existují ''dvě různé cesty'': <math>a \overset{1}{\longrightarrow} b</math> a <math>a \overset{2}{\longrightarrow} b</math> nebo dva různé mezistavy: <math>a \rightarrow 1\rightarrow b</math> a <math>a \rightarrow 2\rightarrow b</math>. Odtud dostáváme:
:<math>M = |M_{1}|e^{i\theta_{1}}e^{i\phi_{1}} + |M_{2}|e^{i\theta_{2}}e^{i\phi_{2}}</math>
:<math>\bar{M} = |M_{1}|e^{i\theta_{1}}e^{-i\phi_{1}} + |M_{2}|e^{i\theta_{2}}e^{-i\phi_{2}}</math>
Dalšími úpravami dostáváme:
:<math>|M|^{2}-|\bar{M}|^{2}=-4|M_{1}||M_{2}|\sin(\theta_{1}-\theta_{2})\sin(\phi_{1}-\phi_{2})</math>

Vidíme tedy, že komplexní fáze zapříčiňuje procesy, které probíhají jinou rychlostí pro částice než pro antičástice a dochází k narušení CP-symetrie.

Z teoretického pohledu je CKM matice definována jako V<sub>CKM</sub> =U<sub>u</sub>．U<sub>d</sub><sup>﹢</sup>, kde U<sub>u</sub> a U<sub>d</sub> jsou unitární transformační matice, které diagonalizují fermionové hmotové matice M<sub>u</sub> a M<sub>d</sub>.

Existují tedy dvě nutné podmínky pro získání komplexní CKM matice:
# Nejméně jedna z matic U<sub>u</sub> a U<sub>d</sub> musí být komplexní (jinak by matice CKM byla čistě reálná).
# Jsou-li matice U<sub>u</sub> a U<sub>d</sub> komplexní, nesmějí být stejné, tj. U<sub>u</sub>≠U<sub>d</sub> (jinak by matice CKM byla jednotková matice, která je také čistě reálná).

== Silný CP problém ==
<!-- {{Podrobně|Silný CP problém}} -->
<!-- {{Unsolved|fyzika|Proč je silná jaderná interakce CP-invariantní?}} -->

V [[Kvantová chromodynamika|kvantové chromodynamice]] (QCD) neexistuje žádné experimentálně potvrzené narušení CP-symetrie. Protože není žádný známý důvod, aby konkrétně v QCD byla CP-symetrie zachovávána, jde o problém „jemného ladění“ známý jako [[silný CP problém]].

QCD nenarušuje CP-symetrii tak snadno jako [[elektroslabá interakce]]; na rozdíl od elektroslabé teorie, ve které kalibrační pole souvisí s [[chiralita (fyzika)|chirálními]] proudy vytvořenými z [[fermion]]ových polí, gluony souvisejí s vektorovými proudy. Experimenty neukazují žádné narušení CP-symetrie v QCD sektoru. Obecné narušení CP-symetrie v sektoru silné interakce by vytvořilo například [[elektrický dipólový moment]] [[neutron]]u, který by byl srovnatelný s 10<sup>−18</sup>&nbsp;[[Základní náboj|e]]·m, přičemž pokusy zjištěná horní mez je zhruba jedna biliontina (10<sup>−12</sup>) této velikosti.

To je problém, protože na konci existují přirozené členy v QCD [[Lagrangeova funkce|Lagrangiánu]], které by mohly narušovat CP-symetrii.

:<math>{\mathcal L} = -\frac{1}{4} F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}-\frac{n_f g^2\theta}{32\pi^2}
F_{\mu\nu}\tilde F^{\mu\nu}+\bar \psi(i\gamma^\mu D_\mu - m
e^{i\theta'\gamma_5})\psi</math>

Pro a nenulovou volbu úhlu θ a [[Chirální fáze|chirální fázi]] [[Kvarková hmota|kvarkové hmoty]] θ′ očekáváme, že CP-symetrie bude narušena. Obvykle předpokládáme, že chirální fázi kvarkové hmoty lze zkonvertovat na příspěvek k celkovému efektivnímu úhlu <math>\scriptstyle{\tilde\theta}</math>, což ale nevysvětluje, proč je tento úhel extrémně malý místo toho, aby byl řádu jedna; určité hodnoty úhlu θ, které musí být velmi blízké nule (v tomto případě) jsou příkladem [[jemné ladění|problému jemného ladění]] ve fyzice a typicky je řeší [[fyzika za Standardním modelem]].

Existuje několik možností, jak silný CP problém řešit. Nejznámější je [[Pecceiho–Quinnové teorie]], obsahující nové [[skalární částice]] nazývané [[axion]]y. Novější radikálnější přístup nevyžadující axion, je teorie obsahující [[více časových rozměrů|dva časové rozměry]], se kterou poprvé přišli Bars, Deliduman a Andrejev v roce 1998.<ref>
{{Citace periodika
 | jméno = I.
 | příjmení = Bars
 | jméno2 = C.
 | příjmení2 = Deliduman
 | jméno3 = O.
 | příjmení3 = Andreev
 | titul = Gauged Duality, Conformal Symmetry, and Spacetime with Two Times
 | periodikum = Physical Review D
 | ročník = 58
 | číslo = 6
 | strany = 066004
 | rok = 1998
 | doi = 10.1103/PhysRevD.58.066004
 | arxiv = hep-th/9803188 |bibcode = 1998PhRvD..58f6004B }}</ref>

== Nerovnováha mezi hmotou a antihmotou ==
<!-- {{Podrobně|Baryogenesis}} -->
{{Viz též|T-symetrie|Šipka času|Lorentzova transformace}}
<!-- {{Unsolved|fyzika|Proč vesmír obsahuje mnohem více hmoty než antihmoty?}} -->

Vesmír obsahuje převážně [[hmota|hmotu]], místo toho, aby sestával ze stejného množství hmoty a [[Antihmota|antihmoty]] jak bychom očekávali. Lze ukázat, že pro vytvoření nerovnováhy mezi hmotou a antihmotou z počáteční podmínek pro rovnováhu, musí být splněny [[Sacharovova podmínka|Sacharovovy podmínky]], z nichž jednou je existence narušení CP-symetrie v extrémních podmínkách prvních sekund po [[Velký třesk|velkém třesku]]. Vysvětlení, která nezahrnují narušení CP-symetrie, jsou méně možná, protože spoléhají na předpoklad, že nerovnováha mezi hmotou a antihmotou byla přítomna na začátku nebo na jiné nesporně exotické předpoklady.

Při velkém třesku by při zachování CP-symetrie muselo vzniknout stejné množství hmoty a antihmoty, což by vedlo k úplné anihilaci všech částic, ze kterých jsou složeny atomy; [[proton]]y by anihilovaly s [[antiproton]]y, [[elektron]]y s [[pozitron]]y, [[neutron]]y s [[antineutron]]y, atd. Výsledkem by byl vesmír obsahující pouze záření, ale žádnou hmotu. To je v rozporu s tím, jak vypadá vesmír, který pozorujeme. Proto fyzikální zákony musí fungovat odlišně pro hmotu a antihmotu, tj. musí docházet k narušení CP-symetrie.

Standardní model obsahuje alespoň tři zdroje narušení CP-symetrie. První z nich obsahuje [[Cabibbo–Kobayashi–Maskawa matice]] v [[kvark]]ovém sektoru, byl pozorován experimentálně, a zodpovídá pouze za malou část narušení CP-symetrie nutné pro vysvětlení asymetrie hmota-antihmota. Silné interakce musí v principu také narušovat CP-symetrii, ale protože nepozorujeme [[Neutron elektrický dipólový moment|elektrický dipólový moment neutronu]], narušení CP-symetrie v silném sektoru bude také příliš malé na to, aby způsobilo narušení CP-symetrie v časném vesmíru. Třetím zdrojem narušení CP-symetrie je [[Pontecorvova–Makiova–Nakagawova–Sakatova matice]] v [[lepton]]ovém sektoru. Aktuální dlouhodobé pokusy s neutrinovými oscilacemi, [[T2K pokus|T2K]] a [[NOνA]], mohou přispět ke hledání důkazu narušení CP-symetrie o malý zlomek možných hodnot CP narušení Diracovy fáze, zatímco byly navrženy pokusy další generace, [[Hyper-Kamiokande]] a [[LBNE|DUNE]], které budou dostatečně citlivé, aby umožňovaly pozorování narušení CP-symetrie pro relativně velkou část možných hodnot Diracovy fáze. Ve vzdálenější budoucnosti by urychlovač [[Neutrino Factory]] mohl být citlivý na téměř všechny možné hodnoty CP narušení Diracovy fáze. Pokud neutrina jsou [[Majoranův fermion|Majoranovy fermiony]], [[Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata matice|PMNS matice]] by mohla mít dvě další CP narušení Majoranovy fáze, vedoucí ke čtvrtému zdroji narušení CP-symetrie v rámci Standardního modelu. Experimentálním důkazem Majoranových neutrin by bylo pozorování [[Bezneutrinový dvojitý beta rozpad#Neutrinoless dvojitý beta rozpad|bezneutrinového dvojitého beta rozpadu]]. Nejlepší omezení pocházejí z pokusu [[GERmanium Detektor Pole|GERDA]]. Narušení CP-symetrie v leptonovém sektoru generuje asymetrii mezi hmotou a antihmotou procesem nazývaným [[leptogeneze]]. Ten by mohl být hlavním vysvětlením asymetrie hmoty a antihmoty ve vesmíru v rámci Standardního modelu, pokud by narušení CP-symetrie v leptonovém sektoru bylo experimentálně potvrzeno.

Pokud by experimentálně prokázané narušení CP-symetrie v leptonovém sektoru bylo příliš malé na to, aby odpovídalo za asymetrii hmoty a antihmoty, byla by potřeba nějaká nová [[teorie překračující Standardní model]] pro vysvětlení dalších zdrojů narušení CP-symetrie. Přidávání nových částic nebo interakcí do Standardního modelu obecně přináší nové zdroje narušení CP-symetrie, protože CP není symetrií přírody.

Sacharov navrhl jeden způsob obnovení CP-symetrie použitím T-symetrie, rozšířením prostoročasu ''před'' velký třesk. Popsal úplnou ''CPT-symetrii'' událostí na obou stranách toho, co nazývá „počáteční singularita“. Kvůli tomu by děje s opačnou [[Šipka času|šipkou času]] v ''t'' < 0 prodělaly opačné narušení CP-symetrie, takže CP-symetrie by byla zachována jako celek. Anomální přebytek hmoty nad antihmotou po velkém třesku v ortochronním (nebo kladném) sektoru odpovídá přebytku antihmoty před velkým třeskem (v antichronním nebo záporném sektoru), protože jak konjugace náboje, parity a šipky času jsou obrácené kvůli CPT-symetrii všech dějů objevujících se okolo počáteční singularity:

Můžeme vizualizovat, jak neutrální maximony (nebo fotony) s nulovým spinem vznikají v čase ''t'' < 0 ze zahušťující se hmoty s přebytkem antikvarků, že procházejí „jeden druhým“ v okamžiku ''t'' = 0, když je hustota nekonečná a rozpadají se s přebytkem kvarků pro ''t'' > 0, což vede k celkové CPT-symetrii vesmíru. Tato hypotéza předpokládá, že všechny děje v ''t'' < 0 jsou CPT-symetriemi dějů v ''t'' > 0.<ref>{{Citace monografie
 | příjmení = Sacharov
 | jméno = A. D.
 | datum = 1982-12-07
 | titul = Collected Scientific Works
 | url = https://archive.org/details/collectedscienti0000sakh
 | vydavatel = Marcel Dekker
 | isbn = 978-0824717148
}}</ref>

== Odkazy ==

=== Reference ===
{{Překlad|en|CP violation|960670909}}<references />

=== Související články ===
* [[B-factory]]
* [[CPT symetrie]]
* [[BTeV pokus]]
* [[Cabibbo–Kobayashi–Maskawa matice]]
* [[LHCb]]
* [[Tučňákový diagram]]
* [[Oscilace neutrálních částic]]
* [[Elektrický dipólový moment elektronu]]
* [[Kalibrační invariance]]
* [[Elektroslabá interakce]]

=== Literatura ===
{{Refbegin}}
* {{Citace monografie
 | příjmení = Sozzi
 | jméno = M.&nbsp;S.
 | titul = Discrete symmetries and CP violation
 | vydavatel = [[Oxford University Press]]
 | rok = 2008
 | isbn = 978-0-19-929666-8}}
* {{Citace monografie
 | jméno = G. C.
 | příjmení = Branco
 | jméno2 = L.
 | příjmení2 = Lavoura
 | jméno3 = J. P.
 | příjmení3 = Silva
 | titul = CP violation
 | vydavatel = Clarendon Press
 | rok = 1999
 | isbn = 978-0-19-850399-6}}
* {{Citace monografie
 | jméno = I.
 | příjmení = Bigi
 | jméno2 = A.
 | příjmení2 = Sanda
 | titul = CP violation
 | vydavatel = [[Cambridge University Press]]
 | rok = 1999
 | isbn = 978-0-521-44349-4}}
* {{Citace monografie
 | editoři = Michael Beyer
 | titul = CP Violation in Particle, Nuclear and Astrophysics
 | vydavatel = Springer Science+Business Media
 | rok = 2002
 | isbn = 978-3-540-43705-5}} ''(Kolekce esejí představujících téma, s důrazem na výsledky pokusů.)''
* {{Citace monografie
 | jméno = L.
 | příjmení = Wolfenstein
 | titul = CP violation
 | vydavatel = North–Holland Publishing
 | rok = 1989
 | isbn = 978-0-444-88081-9 }} ''(Překlad reprintů mnoha důležitých odborných článků o tomto tématu, včetně odborných článků od T.D. Leea, Cronina, Fitche, Kobayashiho, Maskawy a mnoha dalších.)''
* {{Citace monografie
 | jméno = David J.
 | příjmení = Griffiths
 | titul = Introduction to Elementary Particles
 | url = https://archive.org/details/introductiontoel0000grif_o7r4
 | vydavatel = John Wiley & Sons
 | rok = 1987
 | isbn = 978-0-471-60386-3}}
* {{Citace periodika
 | příjmení = Bigi
 | jméno = I.
 | titul = CP Violation – An Essential Mystery in Nature's Grand Design
 | rok = 1998
 | ročník = 12
 | číslo = 1–4
 | strany = 269–336
 | periodikum = Surveys of High Energy Physics
 | arxiv = hep-ph/9712475
 | bibcode = 1998SHEP...12..269B
 | doi = 10.1080/01422419808228861}}
* {{Citace periodika
 | jméno = Mark
 | příjmení = Trodden
 | titul = Electroweak Baryogenesis
 | rok = 1999
 | periodikum = Reviews of Modern Physics
 | ročník = 71
 | číslo = 5
 | strany = 1463–1500
 | arxiv = hep-ph/9803479
 | bibcode = 1999RvMP...71.1463T
 | doi = 10.1103/RevModPhys.71.1463}}
* {{Citace elektronické monografie
 | jméno = Davide
 | příjmení = Castelvecchi
 | titul = What is direct CP-violation?
 | url = http://www2.slac.stanford.edu/tip/special/cp.htm
 | vydavatel = [[SLAC]]
 | datum přístupu = 2009-07-01
 | url archivu = https://web.archive.org/web/20140503090147/http://www2.slac.stanford.edu/tip/special/cp.htm#
 | datum archivace = 2014-05-03
 | url-status = mrtvý
}}
* {{Citace elektronické monografie
 | jméno = P.R.
 | příjmení = Bunker
 | jméno2 = P.
 | příjmení2 = Jensen
 | url = https://www.routledge.com/Fundamentals-of-Molecular-Symmetry/Bunker-Jensen/p/book/9780750309417
 | datum = 2004-10-31
 | počet stran = 358
 | isbn = 9780750309417
 | datum přístupu = 2020-12-02
 | jazyk = en
}} ''Základní diskuse o narušení parity a narušení CP-symetrie je obsažena v kapitole 15''
{{Refend}}

=== Externí odkazy ===
* [http://cerncourier.com/cws/article/cern/28025 Článek v časopise CERN Courier] {{Wayback|url=http://cerncourier.com/cws/article/cern/28025 |date=20120305024748 }}

{{Částice}}
{{Autoritní data}}

{{Portály|Fyzika}}

[[Kategorie:Kvantová teorie pole]]
[[Kategorie:Fyzika částic]]
[[Kategorie:Symetrie]]
[[Kategorie:Zákony zachování]]
[[Kategorie:Teorie překračující Standardní model]]