Simetría CPT

La simetría CPT es una simetría de leyes físicas para transformaciones que involucran simultáneamente la carga , la paridad y el tiempo .

Historia y teorema CPT

Los esfuerzos de investigación en la década de 1950 revelaron la violación de P simetría por fenómenos que implican la fuerza débil , y no son conocidos violaciónes de conjugación de carga , así como T simetría . Durante un tiempo, la simetría CP pareció mantenerse para todos los fenómenos físicos, pero esto también se negó posteriormente. Por otro lado, existe un teorema que deriva la preservación de la simetría CPT para cualquier fenómeno físico postulando la corrección de las leyes cuánticas y la invariancia de Lorentz . Específicamente, el teorema de CPT indica que cualquier teoría de campo cuántica local invariante de Lorentz con un hamiltoniano hermitiano debe tener simetría CPT.

El teorema CPT apareció por primera vez implícitamente en el trabajo de Julian Schwinger en 1951 para probar la correlación entre el espín y la estadística . En 1954 , Gerhard Lüders y Wolfgang Pauli establecieron pruebas explícitas de este teorema, por lo que a veces se lo denomina teorema de Lüders-Pauli. Al mismo tiempo y de forma independiente, el teorema también ha sido probado por John Stewart Bell . Estas pruebas se basan en la validez de la invariancia de Lorentz y el principio de localidad en la interacción de campos cuánticos. Posteriormente, Res Jost dio una prueba más general en el marco de una teoría de campos cuánticos axiomáticos.

Argumento de demostración

Se puede proporcionar un argumento cualitativo mediante la siguiente consideración: tome una transformación de Lorentz en una dirección fija, que llamaremos . Si hacemos el grupo de Lorentz más complejo , una traducción imaginaria con el parámetro de traducción resultará en la transformación de en y de en . Si agregamos una rotación adicional de en el plano xy , obtenemos una combinación de P y CT. Aquí aparece la combinación CT en lugar de T porque estamos trabajando con una transformación unitaria y no con una antiunitaria. Si postulamos que la operación de traducción compleja es una simetría válida, obtendremos un estado descrito por las mismas leyes, lo que finalmente da el teorema CPT. $z$ ${\ Displaystyle \ mathrm {i} \ pi}$ $t$ ${\ Displaystyle -t}$ $z$ $-z$ $\ Pi$

Consecuencias e implicaciones

Una de las consecuencias de este argumento es que una violación de la simetría CPT indica una violación de la invariancia de Lorentz .

La principal implicación de la simetría CPT es que una imagen especular de nuestro universo, todos cuyos objetos tienen momentos y posiciones reflejados por un plano imaginario (correspondiente a una inversión de paridad ), y para la cual toda la materia sería reemplazada por antimateria (correspondiente a una inversión de carga ) y temporalmente invertida - evolucionaría exactamente igual. En cualquier momento correspondiente, los dos universos serían iguales y la transformación CPT simplemente transformaría uno en el otro. La simetría CPT se reconoce como propiedad fundamental de las leyes físicas.

Para preservar esta simetría, cualquier violación de la simetría combinada de dos de sus componentes (como CP) debe mostrar una violación correspondiente del tercer componente (como T); de hecho, matemáticamente, son lo mismo. Estas violaciones de la simetría T a veces se denominan violaciones de la simetría CP .

El teorema CPT se puede generalizar para tener en cuenta los grupos de espín .

Referencias

(fr) Este artículo está tomado parcial o totalmente del artículo de Wikipedia en inglés titulado " Simetría CPT " ( consulte la lista de autores ) .

Ver también

Bibliografía

(en) David Griffiths , Introducción a las partículas elementales , Nueva York / Chichester / Brisbane, etc., Wiley & Sons,1987, 392 p. ( ISBN 0-471-60386-4 )
(en) Ray Streater (en) y Arthur Wightman , PCT, efectos y estadísticas All That , Benjamin / Cummings,1964( ISBN 0-691-07062-8 )

enlaces externos

(en) ArXiv
(es ) Simetría de carga, paridad e inversión de tiempo (CPT)
(en) Grupo de datos de partículas en CPT
(es) Teoría de 8 componentes para fermiones , en la que la simetría T puede ser un número complejo con una unidad de radio. La invariancia CPT ya no es un teorema sino una propiedad "recomendada" para esta clase de teorías.