La paridad combinada , la simetría CP , la invariancia CP es el producto de dos simetrías : C es la conjugación de carga , que convierte una partícula en su antipartícula , y P es la paridad , que crea una imagen especular de un sistema físico. La fuerza fuerte y la fuerza electromagnética son invariantes bajo la operación de transformada CP combinada, pero esta simetría se rompe ligeramente durante algunos tipos de decaimiento débil . Históricamente, Lev Landau propuso la simetría CP para restablecer el orden después del descubrimiento de la violación de la paridad en la década de 1950 . Sin embargo, en 1964, James Cronin y Val Fitch demostraron que la simetría CP también se puede romper.
La idea de la simetría de paridad es que las ecuaciones de la física son invariantes bajo inversión especular. Esto conduce a la predicción de que la imagen especular de una reacción (como una reacción química o una desintegración radiactiva ) ocurre de la misma manera que la propia reacción. La simetría de paridad se observa para todas las reacciones asociadas únicamente con el electromagnetismo y las interacciones fuertes . Hasta 1956, la ley de conservación de la paridad se consideraba una de las leyes fundamentales de conservación geométrica (al igual que la ley de conservación de la energía y la ley de conservación del impulso ). Sin embargo, en 1956, un cuidadoso análisis crítico de los datos experimentales acumulados por parte de los físicos Zhengdao Li y Zhenning Yang reveló que la conservación de la paridad no había sido probada en procesos de interacción débil. Sugirieron varios experimentos posibles. El primer experimento se basó en la desintegración beta de los núcleos de cobalto-60 y fue realizado en 1956 por un grupo liderado por Wu Jianxiong . Como resultado, se demostró que la simetría P se viola fuertemente en los procesos de interacción débil o, como puede verse, algunas reacciones no ocurren con tanta frecuencia como sus contrapartes especulares.
En general, la teoría cuántica de campos requiere fundamentalmente simetría bajo transformaciones CPT , donde la reflexión especular y la conjugación de carga se complementan con la reflexión temporal. Por lo tanto, cuando se rompe la simetría P, la simetría CPT completa del sistema mecánico cuántico se puede conservar si se encuentra otra simetría S , de modo que la simetría PS general permanezca intacta. Este lugar complicado en la estructura del espacio de Hilbert se reconoció poco después del descubrimiento de la violación de la paridad, y se propuso la conjugación de carga como la simetría deseada para restaurar el orden.
En pocas palabras, la conjugación de carga es una simetría simple entre partículas y antipartículas, por lo que la simetría CP fue propuesta en 1957 por Lev Landau como una verdadera simetría entre materia y antimateria. En otras palabras, un proceso en el que todas las partículas cambian con sus antipartículas se considera equivalente a una imagen especular de este proceso.
En 1964, James Cronin y Val Fitch demostraron (anunciado por primera vez en la XII conferencia ICHEP en Dubna ) que la simetría CP también se puede romper, por lo que recibieron el Premio Nobel de Física de 1980 . Su descubrimiento mostró que las interacciones débiles rompen no solo la simetría de conjugación de carga C entre partículas y antipartículas y la simetría de paridad P, sino también su combinación. El descubrimiento conmocionó a la física de partículas y planteó preguntas que aún deben responderse en el corazón mismo de la física de partículas y la cosmología. La ausencia de simetría CP exacta, pero el hecho de que la simetría casi se observa, creó un gran misterio, que finalmente se resolvió solo con la creación de la teoría de las interacciones electrodébiles .
| C, P y T | |
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