تقارنها و قوانین بقا
تقارنها و قوانین بقا اصول سازماندهنده فیزیک ذرات و هستهای هستند که ناورداییهای طبیعت را به کمیتهای پایسته و ساختار نیروهای بنیادی مرتبط میسازند.
Definition
تقارنها و قوانین بقا اصولی هستند که بیان میکنند ناوردایی قوانین فیزیکی تحت یک تبدیل، به معنای وجود یک کمیت پایسته است؛ تقارنهای پیوسته منجر به بقای انرژی، تکانه و بار میشوند، در حالی که تقارنهای گسسته و داخلی طبقهبندی و گذارهای مجاز ذرات را کنترل میکنند.
Scope
این حوزه به ارتباط عمیق بین تقارن و بقا که در قضیه نوتر تجسم یافته است، تقارنهای پیمانهای که برهمکنشهای بنیادی را تولید میکنند، و تقارنهای گسسته مزدوجسازی بار، پاریته و وارونگی زمانی میپردازد. همچنین به نقض شگفتانگیز پاریته و تقارن ترکیبی بار-پاریته در برهمکنش ضعیف، قضیه CPT، و تقارنهای تقریبی مانند ایزواسپین و طعم که هادرونها را طبقهبندی میکنند، میپردازد.
Sub-topics
Core questions
- چگونه هر تقارن پیوسته طبیعت با یک کمیت پایسته مطابقت دارد؟
- چگونه تقارنهای پیمانهای شکل برهمکنشهای بنیادی را تعیین میکنند؟
- چرا پاریته، و حتی تقارن ترکیبی بار-پاریته، توسط برهمکنش ضعیف نقض میشود؟
- کدام تقارنهای تقریبی طیف هادرونها را سازماندهی میکنند؟
Key concepts
- تقارنهای پیوسته و گسسته
- قضیه نوتر
- تقارن پیمانهای
- مزدوجسازی بار، پاریته و وارونگی زمانی
- قضیه CPT
- ایزواسپین و تقارن طعم
Key theories
- قضیه نوتر
- نوتر ثابت کرد که هر تقارن پیوسته کنش یک سیستم فیزیکی با یک کمیت پایسته مطابقت دارد، که انتقال زمانی را به انرژی، انتقال فضایی را به تکانه، و تقارن فاز داخلی را به بار مرتبط میسازد.
- نقض پاریته در برهمکنش ضعیف
- آزمایش وو و همکارانش نشان داد که واپاشی بتا بین چپ و راست تمایز قائل میشود، که نشان میدهد پاریته توسط برهمکنش ضعیف پایسته نیست، برخلاف فرضیات دیرینه.
Clinical relevance
اصول تقارن تعیین میکنند که کدام واکنشها و واپاشیهای ذرات مجاز و کدام ممنوع هستند، کل ساختار پیمانهای مدل استاندارد را زیربنا میگذارند، و نقض کوچک مشاهدهشده تقارن ترکیبی بار-پاریته یک جزء کلیدی در توضیح این است که چرا جهان حاوی ماده بیشتری نسبت به پادماده است.
History
امی نوتر در سال ۱۹۱۸ ارتباط بنیادی بین تقارن و بقا را برقرار کرد و تقارن به یک اصل سازماندهنده مرکزی در فیزیک قرن بیستم تبدیل شد. کشف اینکه برهمکنش ضعیف پاریته را نقض میکند، که توسط لی و یانگ پیشنهاد شد و توسط وو در سال ۱۹۵۷ تأیید گردید، فرض تقارن آینهای را بر هم زد، و مشاهده بعدی نقض بار-پاریته نقش تقارنهای گسسته را در فیزیک ذرات عمیقتر کرد.
Key figures
- Emmy Noether
- Chien-Shiung Wu
- Tsung-Dao Lee
- Chen-Ning Yang
Related topics
Seminal works
- noether1918
- wu1957
Frequently asked questions
- قضیه نوتر چه میگوید؟
- قضیه نوتر بیان میکند که هر تقارن پیوسته یک سیستم فیزیکی با یک کمیت پایسته مطابقت دارد. به عنوان مثال، ناوردایی فیزیک تحت انتقال زمانی به معنای بقای انرژی است، و تحت انتقال فضایی به معنای بقای تکانه است.
- آیا همه تقارنهای طبیعت دقیق هستند؟
- خیر. برخی از تقارنها دقیق هستند، مانند تقارن ترکیبی CPT، در حالی که برخی دیگر فقط تقریبی هستند یا نقض میشوند. برهمکنش ضعیف پاریته و تقارن ترکیبی بار-پاریته را نقض میکند، و ایزواسپین تنها یک تقارن تقریبی از برهمکنش قوی است.