Сильная проблема CP - Strong CP problem

В сильная проблема CP это загадочный вопрос в физика элементарных частиц: Почему квантовая хромодинамика (QCD) похоже, сохраняет CP-симметрия ?

В физике элементарных частиц CP расшифровывается как Charge + Parity или Charge-conugation Parity симметрия: комбинация обвинять симметрия сопряжения (C) и паритет симметрии (P). Согласно современной математической формулировке квантовой хромодинамики, нарушение CP-симметрия в сильные взаимодействия могло произойти. Однако нарушения CP-симметрии никогда не наблюдались ни в одном эксперименте, включающем только сильное взаимодействие. Поскольку в КХД нет известной причины для его обязательного сохранения, это "тонкая настройка "проблема, известная как сильная проблема CP.

Сильная проблема CP иногда рассматривается как нерешенная проблема в физике, и был назван «самой недооцененной головоломкой во всей физике».^[1][2] Есть несколько предлагаемых решений для решения сильной проблемы CP. Самый известный из них Теория Печчеи-Куинна,^[3] вовлечение новых псевдоскалярный частицы называются аксионы.

Нарушение CP

Основная статья: Нарушение CP

CP-симметрия утверждает, что законы физики должны быть такими же, если частица была заменена местами ее античастицы (C-симметрия, поскольку заряды античастиц являются отрицательными для соответствующей частицы), а затем были поменяны местами левый и правый (P-симметрия).

Эксперименты не указывают на нарушение CP в секторе КХД. Например, общее нарушение CP в сильно взаимодействующем секторе может создать электрический дипольный момент из нейтрон что было бы сопоставимо с 10⁻¹⁸ е ·м пока текущая экспериментальная верхняя граница составляет примерно одну миллиардную этого размера.^[4]

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 хиральный токов глюоны КХД связываются с векторными токами. Отсутствие какого-либо наблюдаемого нарушения CP-симметрии является проблемой, потому что в КХД есть естественные члены Лагранжиан которые способны нарушить CP-симметрию.

${\displaystyle {\mathcal {L}}=-{\frac {1}{4}}F_{\mu \nu }F^{\mu \nu }-{\frac {n_{f}g^{2}\theta }{32\pi ^{2}}}F_{\mu \nu }{\tilde {F}}^{\mu \nu }+{\bar {\psi }}(i\gamma ^{\mu }D_{\mu }-me^{i\theta ^{\,\prime }\gamma _{5}})\psi }$^{[требуется разъяснение ]}

При ненулевом выборе θ угол и фаза массы кирального кварка θ ′ ожидается нарушение CP-симметрии. Если киральная фаза массы кварка θ ′ можно преобразовать в вклад в общую эффективную θ угол, необходимо будет объяснить, почему этот эффективный угол чрезвычайно мал, а не порядка единицы; конкретное значение угла, которое должно быть очень близко к нулю (в данном случае), является примером проблема тонкой настройки по физике. Если фаза θ ′ поглощается гамма-матрицами, нужно объяснить, почему θ мала, но установить его равным нулю не будет неестественным.

Если хотя бы один из кварки стандартной модели были безмассовыми, θ станет ненаблюдаемым; то есть исчезнет из теории. Однако эмпирические данные убедительно свидетельствуют о том, что ни один из кварков не является безмассовым, и поэтому это решение сильной CP-проблемы не удается.

Смотрите также

• Физический портал

• Аксион
• Нарушение CP

Рекомендации

1. Маннел, Томас (2–8 июля 2006 г.). «Теория и феноменология нарушения КП» (PDF). Ядерная физика B. 7-я Международная конференция по гиперонам, очарованию и адронам красоты (BEACH 2006). 167. Ланкастер: Эльзевир. С. 170–174. Bibcode:2007НуФС.167..170М. Дои:10.1016 / j.nuclphysbps.2006.12.083. Получено 15 августа 2015.
2. «Проблема сильной CP - самая недооцененная головоломка во всей физике».
3. Печчеи, Роберто Д.; Куинн, Хелен Р. (1977). "CP сохранение в присутствии псевдочастиц ». Письма с физическими проверками. 38 (25): 1440–1443. Bibcode:1977ПхРвЛ..38.1440П. Дои:10.1103 / PhysRevLett.38.1440.
4. Baker, C.A .; Дойл, Д.Д .; Geltenbort, P .; Грин, К .; van der Grinten, M.G.D .; Harris, P.G .; Иайджиев, П .; Иванов, С.Н .; Мэй, D.J.R. (27 сентября 2006 г.). «Улучшенный экспериментальный предел электрического дипольного момента нейтрона». Письма с физическими проверками. 97 (13): 131801. arXiv:hep-ex / 0602020. Дои:10.1103 / PhysRevLett.97.131801. PMID  17026025. S2CID  119431442.