vázlat - eötvös loránd universityatomfizika.elte.hu/magreszfiz/torokcsaba_paritassertes.pdfa...

Vázlat

Bevezetés – szimmetriák

2 Szimmetriák és sérülésük

Tükrözési szimmetriák... …és sérülésük

Paritás (P)

Kombinált töltés- és tértükrözés (CP)

Ősrobbanás, CKM-mátrix, „B-gyárak”

Mi az a szimmetria? A szimmetria – bármily tágan vagy szűken is értelmezzük – egyike azoknak a fogalmaknak, amelyek segítségével a történelem folyamán az emberek igyekeztek a rendet, szépséget és tökéletességet megérteni és megvalósítani. (H. Weyl)

3 Szimmetriák és sérülésük

4

Mi az a szimmetria? A szimmetria gyönyörködteti az emberi elmét; mindenki szereti az olyan mintás tárgyakat, amelyek valamilyen módon szimmetrikusak… de ami minket a szimmetriában leginkább érdekel, az az, hogy magukban az alapvető törvényekben is létezik. (R. P. Feynman)

Szimmetria: egy rendszer valamilyen transzformációval szembeni invarianciája.

csoportelmélet

Szimmetriák és sérülésük

5

Mire jó a szimmetria?

Noether-tétel, 1900-as évek eleje

szimmetria megmaradó mennyiség időbeli eltolás energia térbeli eltolás impulzus

forgatás impulzusmomentum mértéktranszformáció töltés

Szimmetriák és sérülésük

6

Diszkrét szimmetria (tükrözési szimmetria)

töltéstükrözés: C

tértükrözés: P

időtükrözés: T

Szimmetriák és sérülésük

7

Paritás

Szimmetriák és sérülésük

8

– rejtély

tömegük szinte megegyezik

különböző részecskék ??

töltésük is azonos stb. paritásuk NEM azonos

Szimmetriák és sérülésük

Megmarad a paritás a gyenge kölcsönhatás során?

Nem.

Nem!

T. D. Lee C. N. Yang

L. M. Lederman C. S. Wu 9 Szimmetriák és sérülésük

10

Lederman kísérlete

Sérül a P paritás!

Szimmetriák és sérülésük

11

Wu kísérlete

H

Szimmetriák és sérülésük

Szimmetriák és sérülésük 12

Wu kísérlete

13

Sokszorosan igazolt

(W. Pauli)

„Nem tudom elhinni, hogy Isten balkezes!”

Szimmetriák és sérülésük

14

Müonspin Spektroszkópia Mi az? …

A μSR-módszer alapja: a pozitív pion polarizált müonra bomlik: a müon bomlásánál keletkező po-zitron pedig elsősorban a müon polarizációs irá-nyában lép ki, precesz-sziós frekvenciája a mág-neses tér erősségével arányos.

Szimmetriák és sérülésük

15

Müonspin Spektroszkópia … és hol használják?

mágneses mező tanulmányozására – anyagban

London behatolási mélység meghatározása

müonium = müon + elektron

Szimmetriák és sérülésük

16

Vissza a szimmetriákhoz

ha P sérül C is sérül

…de CP megmarad!

Szimmetriák és sérülésük

Kiderült (Lee, Oehme, Yang), hogy:

17

CP-sértés

gyorsan bomlik (short-lived)

lassan bomlik (long-lived)

K0 és anti-K0

Szimmetriák és sérülésük

J. W. Cronin V. L. Fitch

18

CP-sértés

Szimmetriák és sérülésük

19

CP-sértés CP sajátállapotok ≠ tömeg sajátállapotok

Szimmetriák és sérülésük

20

A. Sakharov anyag – antianyag

szimmetria

CP - sértés

ma: anyagból van több.

Ősrobbanás és a CP-sértés

?

Szimmetriák és sérülésük

21

Miért van CP-sértés?

Magyarázat:

N. Cabibbo

M. Kobayashi T. Maskawa

CKM mátrix, 3 család – 1972

Szimmetriák és sérülésük

tau-lepton – 1975

22

CKM-mátrix Cabibbo–Kobayashi–Maskawa mátrix

CP-sértés oka: komplex fázis a CKM-mátrix elemeiben

Szimmetriák és sérülésük

23

„B-gyárak”

KEK, Japán

SLAC, USA

2001, CP-sértés B-mezonok bomlásánál.

Szimmetriák és sérülésük

24

Köszönöm a figyelmet!

Szimmetriák és sérülésük

Szimmetriák és sérülésük 25

Szimmetriák és sérülésük 26

Backup slides

27 Szimmetriák és sérülésük

Szimmetriák és sérülésük 28

Pingvin – gráf

This doodle pad was used by T.D. Lee during talks with C.N. Yang, while both were visiting scientists at Brookhaven in the summer of 1956. These discussions led to questioning the conservation of parity in weak interactions and resulted in their being awarded the Nobel Prize in 1957.

Parity Violation In 1957, two scientists who had worked as guest scientists at Brookhaven during the summer of 1956 received the Nobel Prize in physics for radically questioning one of physics' basic tenets. T. D. Lee, of Columbia University, and C. N. Yang, then of Brookhaven, interpreted results of particle decay experiments at Brookhaven'sCosmotron particle accelerator and discovered that the fundamental and supposedly absolute law of parity conservation had been violated. Their studies concerned two particles, the tau and the theta, which had the same masses, lifetimes and scattering behaviors, but which decayed differently in experiments at the Cosmotron. Because of this, the law of parity conservation required that these otherwise similar particles be considered different from one another. Lee and Yang suggested experiments that showed that the weak interaction of radioactive decay could indeed violate parity conservation. When the experiments were later successfully completed, the puzzle of the two particles was solved -- they could be the same. T.D. Lee is now the Director of the RIKEN BNL Research Center at Brookhaven.

29 Szimmetriák és sérülésük

30 Szimmetriák és sérülésük

31 Szimmetriák és sérülésük

Szimmetriák és sérülésük 32

Szimmetriák és sérülésük 33

34 Szimmetriák és sérülésük

Prompted by the realization of T D Lee and C N Yang that there was no experimental evidence that weak interactions conserved parity, C S Wu and collaborators discovered in 1957 that weak interactions do not conserve parity in the radioactive decay of cobalt-60. A stunning development was that weak interactions depend on the specific "handedness" of particles. In modern terms, this is because the charged W carrier particle only couples left-handedly.

Szimmetriák és sérülésük 35

Helicitás

Szimmetriák és sérülésük 36

Szimmetriák és sérülésük 37

Szimmetriák és sérülésük 38

CP – sértés CP sajátállapotok ≠ tömeg sajátállapotok

39 Szimmetriák és sérülésük

Szimmetriák és sérülésük 40

Antiproton lassító

Szimmetriák és sérülésük 41

42

Köszönöm a figyelmet!

Szimmetriák és sérülésük

Hát .. jó.. de CPT megmarad! (?)