宇称不守恒

宇称不守恒原理，又称P破坏或P不守恒，是当代物理学的一个极其重要的原理，由物理学家李政道与杨振宁于1956年提出。相对于宇称守恒在弱相互作用中不成立而推论宇称守恒不成立。

本条目中的θ和τ已被识别为K介子,不应与τ子或θ介子（英语：Theta meson）混淆。

历史

美国物理学家理察·T·考克斯（Richard Threlkeld Cox）可能早在1928年就观察到了β衰变中宇称的不守恒性^[1]。科学家在1956年之前已发现θ和τ两种介子无论是自旋、质量及电荷均完全相同，一度以为是同一种粒子，然而θ衰变时产生两个π介子，τ衰变时产生3个π介子，奇数个π介子的总宇称是负的，而偶数个π介子的总宇称是正的。如此看来又似乎不是同一种粒子。1956年4月第六届罗彻斯特高能核物理年会在纽约州北部罗彻斯特大学举行，会议上讨论了θ-τ的衰变中，有科学家提出宇称是否有可能不守恒？1956年6月李政道与杨振宁在美国《物理评论》上共同发表《弱相互作用中的宇称守恒质疑》的论文，认为基本粒子弱相互作用内存在“不守恒”，θ和τ是两种完全相同的粒子。^[2]

1957年1月9日吴健雄与安布勒（E．Ambler）、海沃德（R．W．Hayward）、霍普斯（D．D．Hoppes）等科学家从观测钴60（⁶⁰Co）的衰变的实验证实了这项推测，她以两套装置中的钴60互为镜像，一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋，另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋，结果发现在极低温（绝对零度以上0.01K）下放射出来的电子数有很大差异，实验结果推翻了物理学上屹立不移三十年之久的宇称守恒定律（在强相互作用和电磁相互作用中宇称一直是守恒的）。1957年1月15日，美国哥伦比亚大学物理系举行新闻发布会，公布了吴健雄小组的实验结果，并且宣布宇称守恒这个物理学基本定律在弱相互作用中被推翻了。次日，《纽约时报》发表一篇《外表与真实》的报导。1月17日苏黎世联邦理工学院的泡利写信给韦斯可夫表达了他关于宇称不守恒的怀疑，泡利写道：“我不相信，上帝是个弱的左撇子。我准备拿一大笔钱打赌，实验一定会得出对称的结果。”1957年10月李政道与杨振宁因宇称不守恒理论而获得诺贝尔物理学奖。杨在他获诺贝尔奖金的致词中：“对称原理之一，即左右对称，是与人类文明一样古老的观念。自然界是否具有这样一种对称性，过去的哲学家们一直争论不休。……然而，物理定律过去却一直显示出左右之间的完全对称性。”

争议

1962年起，李政道与杨振宁都说自己是提出“弱相互作用中宇称不守恒原理”的第一人，并为此长期辩论。^{[来源请求]}特别是，1970年，李政道在西西里岛Erice的International　School of Sub-nuclear Physics发表《弱相互作用的历史》的演讲，声称“宇称不守恒”是他首先提出的。杨振宁于1979年才读到该篇演讲稿，感觉非常的诧异但并没有在意。直到争论逐渐激烈，1982年，杨振宁发表英文文章，给予反驳，称当初宇称不守恒其一个人提出来的。1986年李政道又发表英文文章认为杨振宁的说法与事实不合。

参阅

• 吴氏实验：首度验证该原理的实验。
• 明显对称性破缺
• CP破坏：宇称守恒的基本思想是在镜像反演后粒子物理学的公式不变。
• CPT对称
• 中子电偶极矩

注释

1. 埃米里奥·赛格雷，《从X射线到夸克——近代物理学家和他们的发现》，宇称的瓦解
2. Lee, T. D.; Yang, C. N. Question of Parity Conservation in Weak Interactions. Physical Review. 1956, 104 (1): 254–258. Bibcode:1956PhRv..104..254L. doi:10.1103/PhysRev.104.254.