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宇稱不守恒定律是什么意思

宇稱不守恒定律是什么意思

更新:2020-05-01 16:32:02 高考升學網

1、宇稱不守恒定律是什么意思

宇稱不守恒的意思:宇稱不守恒并不是一個局部性的理論發展,它影響了整個物理學界的方方面面,是囊括了分子、原子和基本粒子物理的一個基本,所以對稱性在20世紀物理學里很重要。

2、什么是宇稱不守恒

宇稱不守恒定律是指在弱相互作用中,互為鏡像的兩個物質的運動不對稱,由著名的物理學家吳健雄用鈷60驗證?茖W界在1956年以前一直認為宇稱守恒,也就是說一個粒子的鏡像與其本身的性質完全相同,1956年,科學家發現θ和γ兩種粒子的自旋、質量、壽命、電荷完全相同,大多數人認為它們是同一種粒子,但是θ衰變時產生兩個π介子,γ衰變時產生3個,這又說明它們是不同的粒子。換一種方式來說就是對稱性反映了不同物質形態在運動中的共性,而對稱性的破壞才使它們顯示出各自的特性。

如同圖案一樣,只有對稱沒有它的破壞,看上去雖然很規則,但同時又顯得單調和呆板,只有基本上對稱而又不完全對稱才構成美的建筑和圖案,大自然就是這這樣的建筑師,當大自然構造像DNA這樣的大分子的時候,總是遵循復制的原則,將分子按照對稱的螺旋結構聯接在一起,而構成螺旋結構的空間排列又是完全相同的,但是在復制的過程中,對精確對稱性的細微偏離就會在大分子排列次序上產生新的可能性,從而使得那些更便于復制的樣式更快地發展,形成了發育的過程。

用一個類似的例子來說明問題:假設有兩輛互為鏡像的汽車,汽車A的司機坐在左前方的位子上,油門踏板在他的右腳附近,;而汽車B的司機坐在右前方的座位上,油門踏板在其左腳位置,F在汽車A的司機順時針方向開動點火鑰匙,把汽車發動起來,并用右腳踩油門踏板使得汽車以一定的速度向前駛去;而汽車B的司機也做完全一樣的動作,只是左右交換一下,——他逆時針方向點火開動汽車,用左腳踩油門,并使踏板的傾斜程度與A保持一致。那么現在汽車B會怎么運動呢?

按照我們正常的思維,兩輛汽車應該以完全相同的速度向著相同的方向行駛,遺憾的是,這不過是我們想當然的,在粒子世界里,這并不一定。吳健雄用實驗證實了,在粒子世界里,兩輛汽車將以完全不同的速度行駛,方向也未必會相同。粒子世界就是這樣不可思議地展現了宇稱不守恒。

宇稱不守恒的發現不是孤立的基本粒子有三個基本的對稱方式,一個是粒子和反粒子互相對稱,即對于粒子和反粒子,定律是相同的,這被稱為電荷對稱;一個是空間反射對稱,即同一種粒子之間互為鏡像,它們的運動規律是相同的,這叫宇稱;一個是時間反演的對稱,即我們顛倒粒子的運動方向,粒子的運動是相同的,這被稱為時間對稱。

但是自從宇稱不守恒定律被李政道和楊振寧提出之后,科學家很快又發現粒子和反粒子的行為并不是完全一樣的,一些科學家進而提出,可能正是由于物理定律的輕微不對稱使粒子的電荷不對稱,導致宇宙大爆炸之初生成的物質比反物質要多了一點點,大部分的物質和反物質互相湮滅了,剩下的物質才行成了我們今天所認識的世界,如果物理定律完全對稱,宇宙連同我們自身都不會存在。接下來,科學家發現時間本身也不具有對稱性了。在1998年末,物理學家首次在微觀世界發現了違背時間對稱性的事件,歐洲原子能研究中心的科研人員發現,正負k介子在轉換過程中存在時間上的不對稱性:反k介子轉換為k介子的速率完比其逆轉過程,即k介子轉變為負k介子來的要快。至此,粒子世界的物理規律的對稱性全部都不復存在了,世界上從本質上來說就是不完美的。

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