為什麼會有分立對稱性,比如宇稱和電荷共軛?

時間 2021-05-30 00:05:09

1樓:陳童

量子場論中只有CPT對稱性是必然的,大體上CPT就是將費曼圖轉180度,當然費曼圖是時空圖,一般來說通常的歐氏旋轉並不是其相應散射振幅的乙個對稱性,但轉180度的確是相應散射振幅的對稱性。費曼圖轉180度動量顯然要反向,然後初末態會交換,同時每一根線上代表電荷流向的箭頭也會反向,也就是電荷共軛了,所以轉180度就是CPT操作。

費曼圖轉180度相應散射振幅不變(即CPT不變)的一般性證明並不容易,涉及到時空的解析延拓,它使得洛倫茲群可以延拓為復化形式,通過這個復化以後的洛倫茲變換就可以轉這個180度了。(當然這不是乙個嚴格的說法,一般性的證明可以看R.R STREATER 和 A.

S. WIGHTMAN的《PCT,spin and statistics, and all that》)

正因為如此,CPT的平方就是旋轉360度,根據自旋統計定理也就等於費公尺宇稱算符。

但是宇稱守恆和電荷共軛對稱性都不是必然的對稱性,是否有這樣的對稱性依賴於具體的場論模型。一般來說,如果場論模型左右手不一樣,即具有某種手徵性,就好像弱相互作用一樣,那就不會有宇稱守恆,反之通常就有宇稱守恆。

宇稱守恆是空間反演對稱性的結果。空間反演操作的存在性很容易理解,因為任何量子系統我們都可以定義空間反演,但不是所有的系統都在空間反演下不變。因此不是所有的模型都宇稱守恆。

同樣,只要存在反粒子,我們就可以定義電荷共軛操作,它的作用就是將正反粒子互換。但這樣的電荷共軛操作不一定是乙個對稱性。只有正反粒子對稱的理論才可能在電荷共軛下不變。

至於具體都有哪些場論模型具有電荷共軛對稱性我還真沒有歸納過,留給大佬們補充吧。

當然,電磁相互作用既宇稱守恆也有電荷共軛對稱性。

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