C-symetrie

Ve fyzice představuje C-symetrie symetrii fyzikálních zákonů vůči transformaci nábojového sdružení (nábojové konjugace). Elektromagnetismus, gravitace a silná interakce zachovávají C-symetrii, ale slabá interakce C-symetrii narušuje.

Chování kvantového systému (např. složené částice) při nábojovém sdružení je popsáno kvantovým číslem C-parity, značeným C, které je kladné (+) pro sudou C-paritu, tedy C-symetrické soustavy.

Nábojová reversibilnost v elektromagnetismu

Zákony elektromagnetismu (a to jak klasického tak kvantového) jsou vůči této transformaci invariantní: jestliže každý náboj q nahradíme nábojem −q a tedy směry elektrických a magnetických polí budou obráceny, dynamika by si zachovala stejnou podobu. V jazyce kvantové teorie pole jde o nábojovou konjugační transformaci:

1. $\psi \to -i(\overline{\psi }{\gamma }^0{\gamma }^2{)}^T$
2. $\overline{\psi }\to -i({\gamma }^0{\gamma }^2\psi {)}^T$
3. $A^{\mu }\to -A^{\mu }$

Všimněte si, že tato transformace nemění chiralitu částic. Levotočivé neutrino bude nábojově konjugováno do levotočivého antineutrina, které neinteraguje ve Standardním modelu. Tato vlastnost je to, co je míněno "maximálním narušením" C symetrie u slabé interakce.

(Některá postulovaná rozšíření Standardního modelu, jako jsou levo-pravé modely obnovují tuto C symetrii.)

Kombinace obrácení náboje a parity

Nějaký čas se věřilo, že C symetrie by mohla být zkombinována s inverzní transformací parity (viz P symetrie) do zachovávající se kombinované CP symetrie. Nicméně narušení této symetrie bylo zjištěno u slabé interakce (zejména u kaonů a B mezonů). Ve Standardním modelu je toto CP narušení přítomno z důvodu jedné fáze v CKM matici. Pokud je CP symetrie zkombinovaná s obrácením toku času (T symetrie) výsledná CPT symetrie může být všeobecně platná.

Definice náboje

Chceme-li dát příklad, vezmeme dvě reálná skalární pole φ a χ. Předpokládejme, že obě pole mají sudou C-paritu (sudá C-parita se týká sudé symetrie vůči nábojové konjugaci. $C\psi (q)=C\psi (-q)$ jako protiklad liché C-parity, která se týká antisymetrie vůči nábojové konjugaci. $C\psi (q)=-C\psi (-q)$). Nyní lze přeformulovat věc tak, že $\psi \stackrel{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{f}}{=}\frac{\varphi +i\chi }{\sqrt{2}}$. Nyní, φ a χ mají i C-paritu, protože imaginární číslo i má lichou C-paritu. Při C se ψ mění na ψ^*.

V jiných modelech mohou mít φ i χ lichou C-paritu.

Literatura

• Sozzi, M.S. (2008). Discrete symmetries and CP violation. Oxford University Press. Šablona:ISBN.