Сильная проблема CP - Strong CP problem

Проблема сильного CP является озадачивает вопрос в физике элементарных частиц : Почему квантовая хромодинамика (КХД) , как представляется сохранение CP-симметрии ?

В физике элементарных частиц CP обозначает симметрию заряда + четности или симметрию зарядового сопряжения и четности : комбинацию симметрии зарядового сопряжения (C) и симметрии четности (P). Согласно нынешней математической формулировке квантовой хромодинамики, может произойти нарушение CP-симметрии при сильных взаимодействиях . Однако никакого нарушения CP-симметрии никогда не наблюдалось ни в одном эксперименте, включающем только сильное взаимодействие. Поскольку в КХД нет известной причины для его обязательного сохранения, это проблема « точной настройки », известная как проблема сильной CP .

Сильная проблема CP иногда рассматривается как нерешенная проблема в физике и упоминается как «самая недооцененная головоломка во всей физике». Есть несколько предлагаемых решений для решения сильной проблемы CP. Наиболее известна теория Печчеи – Куинна , в которой участвуют новые псевдоскалярные частицы, называемые аксионами .

Нарушение CP

CP-симметрия гласит, что законы физики должны быть одинаковыми, если частица была заменена ее античастицей (симметрия C, поскольку заряды античастиц являются отрицательными для соответствующей частицы), а затем левый и правый были поменяны местами (P-симметрия) . P - симметрия четности, C - киральная симметрия.

Эксперименты не указывают на нарушение CP в секторе КХД. Например, общее нарушение СР в сильно взаимодействующей сектор будет создавать электрический дипольный момент от нейтрона , который был бы сопоставим с 10 -18  е · м , а текущая экспериментальная верхняя граница примерно одномилиардное что размер.

Как можно нарушить КП в КХД

КХД не так легко нарушает CP-симметрию, как электрослабая теория ; В отличие от электрослабой теории, в которой калибровочные поля взаимодействуют с нарушающими четность киральными токами, глюоны КХД взаимодействуют с векторными токами. Отсутствие какого-либо наблюдаемого нарушения CP-симметрии является проблемой, потому что в лагранжиане КХД есть естественные члены , которые могут нарушить CP-симметрию.

При ненулевом выборе угла θ и фазы киральной массы кварка θ ′ ожидается нарушение CP-симметрии. Если фаза массы кирального кварка θ ' может быть преобразована во вклад в общий эффективный угол θ , необходимо будет объяснить, почему этот эффективный угол чрезвычайно мал, а не равен единице; конкретное значение угла, которое должно быть очень близко к нулю (в данном случае), является примером проблемы точной настройки в физике. Если фаза θ ′ поглощается гамма-матрицами, нужно объяснить, почему θ мала, но было бы неплохо установить ее равной нулю.

Если бы хотя бы один из кварков стандартной модели был безмассовым, θ стал бы ненаблюдаемым; т.е. это исчезло бы из теории. Однако эмпирические данные убедительно свидетельствуют о том, что ни один из кварков не является безмассовым, и поэтому это решение сильной проблемы CP не удается.

Смотрите также

использованная литература