宇称不守恒的简单介绍

弱相互作用及宇称不守恒摘要：弱相互作用(又称弱力或弱核力)是自然的四种基本力的一中，它是唯一能令宇称不守恒的相互作用。 本文简单地总结了基本粒子及其相互作用的现代物理知识，并简单介绍了了证明弱相互作用的宇称不守恒的&衰变实验。关键词：弱相互作用；宇称不守恒；P衰变实验引言1956年，李政道和杨振宁提出了弱相互 作用中宇称不守恒的假说，1957年吴健雄及 其同事完成了假说的实验证实工作，随后李 政道和杨振宁共获当年的诺贝尔物理学奖， 创造了获诺贝尔奖历史上最短的周期。宇称 不守恒原理的影响是深远的，它是弱相互作 用下的普遍规律。宇称不守恒可谓是对物理 学中的基本信念的一个巨大冲击。1基本粒子及其相互作用现在我们所知道的基本粒子有很多种。 基本粒子也具有很多特性，但每一类粒子都 有他们的质量、电荷、自旋作为它们的标志。 它们主要分为两大类：重粒子类和轻粒子 类。重粒子比较常见的是质子和中子，轻子 比较常见的是光子和电子。这些粒子的相互作用(不包括重力作用 在内)可以分为三类：1. 强相互作用。这一类包括盒子、兀、 超子(A，Z 一等)，以及K介子的产生和 散射。他们可以用相互作用常数f 2 /hc = 1 作为标志。2. 电磁相互作用。电磁相互作用常数是 e2 /hc = 1/ 137。3. 弱相互作用。这一类包括了所有这些 基本粒子的一致的非电磁式的衰变作用以 及发现的核子吸收中微子的现象。这些相互 现象可以有相互作用常数g2 /hc = 1T4作 为标志。宇称守恒定律对于强相互以及电磁 相互作用是适用的，但它们对于弱相互作用 是不适用的1。2宇称宇称是量子力学中从左手坐标系变换 到右手坐标系时描述系统行为的一个量，用 符号P(Parity)表示。它只有两个值+1和-1， 如果描述某一粒子的波函数在空间反演变 换(r r)下改变符号，该粒子具有奇宇 称(P = -1)，如果波函数在空间反演下保持 不变，该粒子具有偶宇称(P = +1)； n个粒 子组成的系统的宇称等于这n个粒子宇称 之积再乘以这n个粒子之间的n -1个轨道 宇称之积。3 p衰变实验1956年李政道、杨振宁提出在p衰变 过程中宇称可能不守恒之后，吴健雄立即领 导她的小组进行了一个实验，在极低温(0.01K)下用强磁场把钻-60( Co)原子 核自旋方向极化(即使自旋几乎都在同一方 向)，而观察钻-60 ( Co )原子核衰变放出 的电子的出射方向。他们发现绝大多数电子 的出射方向都和钻-60 ( Co )原子核的自旋 方向相反。就是说，钻-60 ( Co )原子核的 自旋方向和它的P衰变的电子出射方向形 成左手螺旋，而不形成右手螺旋。但如果宇 称守恒，则必须左右对称，左右手螺旋两种 机会相等。因此，这个实验结果证实了弱相 互作用中的宇称不守恒。参考文献1 Lee T D，Yang C N.Phys.Rev，1956，104:2542 Wu C S et al，Phys.Rev.，1957,105:1413