WikiDer > Paritätssymmetrie

Paritätssymmetrie ist die Invarianz eines Systems unter einer Paritätstransformation. Bei einer Paritätstransformation wird der räumliche Koordinaten invertiert.

${displaystyle P:{ egin{pmatrix}x/y/zend{pmatrix}}mapsto { egin{pmatrix}-x/-y/-zend{pmatrix}}}$

Die 3×3-Matrix p muss eine Determinante von -1 haben und kann daher nicht auf eine Rotation mit einer Determinante von 1 reduziert werden.

In einer 2D-Ebene ist die Paritätstransformation nicht die gleichzeitige Umkehrung aller Koordinaten, was eine Drehung um 180° wäre, da dann die Determinante ungleich -1 ist. Eine Paritätstransformation invertiert eine der Koordinaten, niemals beide gleichzeitig.

In der klassischen Mechanik Newtons zweites Gesetz,

${displaystyle {vec {F}}=m{vec {a}}}$

und Drehimpuls

${displaystyle {vec {L}}={vec {r}} imes {vec {p}}}$

B. invariant unter Paritätstransformation.

${displaystyle P({vec {L}})=P({vec {r}} imes {vec {p}})=-{vec {r}} imes -{vec {p}}={vec {r} } imes {vec {p}}={vec {L}}}$

Das Maxwell-Gleichungen sind auch bei der Paritätstransformation invariant. Wenn zwei Ladungen ausgetauscht werden, ändern das elektrische Feld und die Stromdichte das Vorzeichen, die Ladungsdichte und das magnetische Feld jedoch nicht.

${Anzeigestil P(ho)=ho}$

${displaystyle P({vec {J}})=-{vec {J}}}$

${displaystyle P({vec {E}})=-{vec {E}}}$

${displaystyle P({vec {B}})={vec {B}}}$

Die Maxwell-Gleichungen sind invariant unter der Kombination der obigen Transformationen.

Es stellte sich jedoch heraus, dass die Parität keine Symmetrie ist, da sie am verletzt wird schwache Wechselwirkung. Bis heute ist kein Verstoß gegen die starke Interaktion, Elektromagnetismus und der Erdanziehungskraft.

Chien-shiung Wu, der Entdecker der Verletzung der Paritätssymmetrie.

Die Verletzung der Paritätssymmetrie wurde mehrfach vorgeschlagen, aber aus Mangel an Beweisen nicht ernst genommen. Eine Untersuchung theoretischer Physiker Tsung Dao Lee und Chen Ning Yang deutete darauf hin, dass die starke Wechselwirkung eine Symmetrie aufweist, dass jedoch keine Forschung zur schwachen Wechselwirkung durchgeführt wurde. Sie schlugen mehrere Experimente vor, die zeigen könnten, ob eine Symmetrie in der schwachen Wechselwirkung vorliegt. Sie wurden jedoch fast vollständig ignoriert, aber Lee kannte seinen Kollegen Chien-Shiung Wu um sie zu überzeugen, nachzuforschen. Aufgrund des Bedarfs an spezieller Ausrüstung wurde das Experiment beim National Bureau of Standards, jetzt The National Bureau of Standards and Technology (NIST).

Im NIST (USA) wird das Wu-Experiment aufgebaut, das die Paritätsverletzung für die schwache Kraft demonstrieren soll.

1956-57 entdeckten Wu und ihre Kollegen einen klaren Verstoß gegen die Paritätserhaltung in der Betazerfall von Kobalt-60. Während die Forschung langsam zu Ende ging, informierte Wu ihre Kollegen von der Universität von Kolumbien über ihre Ergebnisse. Drei Kollegen, R.L. Garwin, Leon Lederman und R. Weinrich modifizierten ein bestehendes Zyklotronexperiment und verifizierten die Verletzung der Paritätssymmetrie. Die beiden Gruppen veröffentlichten gleichzeitig ihre Ergebnisse.

Die Entdeckung einer Paritätsverletzung ermöglichte die sogenannte T-θ Puzzle lösen. Dieses Rätsel beinhaltet die folgenden Zerfallsreaktionen:

${displaystyle heta ^{ }ightarrow pi ^{ } pi ^{0}}$

${displaystyle au ^{ }ightarrow pi ^{ } pi ^{ } pi ^{-}}$

Da die beiden Endzustände unterschiedliche Parität aufweisen, wurde angenommen, dass auch die Anfangszustände unterschiedliche Parität aufweisen. Dank immer genauerer Messungen stellte sich jedoch heraus, dass es sich um dieselben Teilchen handelte. Dank Paritätstrennung muss die Parität nicht gewahrt werden und die beiden Zerfallsreaktionen könnten durch das gleiche Teilchen verursacht werden, k (kaon).

Siehe auch

• Ladungskonjugation
• CP-Symmetrie
• Wu-Experiment (englische Wikipedia)