电荷共轭宇称
物理学中,电荷共轭宇称(英语:charge conjugate parity、charge parity或C parity,可标为CP)是粒子的相乘量子数,用以描述一些粒子在电荷共轭的对称运算下的行为。
电荷共轭改变所有量子荷(quantum charge)的正负号,这些量子荷为相加量子数,包括有电荷、重子数与轻子数,以及味荷如奇异数、魅数、底数、顶数与同位旋(I3)。相对地,电荷共轭不改变粒子的质量、线动量或自旋。
数学形式
考虑一运算 可将一粒子转变成其反粒子:
- 。
两个状态都必须是可归一化,因此
- ,
意味着 是幺正的:
- 。
对此粒子进行重复两次的 运算,
- ,
可以看出 有如下性质:
- 。
将所有性质统整可得:
意即电荷共轭算符是自伴算符,也因此是一个可观测物理量。
本征值与本征态
电荷共轭 运算的本征态 与本征值 关系如下:
- 。
如同宇称,重复 运算两次,则粒子状态不变:
- ,
使得本征值 只能为 。此称为粒子的电荷共轭宇称。
上面的条件意味着 与 有相同的量子荷,因此只有真正中性的系统(所有量子荷与磁矩皆为零)是电荷共轭宇称的本征态。符合此条件的有:
- 光子
- 正反粒子约束态,如中性π介子(π0)、η介子、正电子素。
电荷共轭宇称守恒的实验验证
- :观测到中性π介子 会衰变为双光子γ+γ,因此我们可认定π介子有 的性质。然而,每增加一个γ会在π介子的电荷共轭宇称中引入一个-1的因子;衰变成3γ则会违反电荷共轭宇称守恒。过去曾进行了此种衰变的实验验证[1],其中应用到产生π介子的反应过程: 。
- [2]:η介子的衰变。
- 湮灭。[3]
相关条目
参考文献
- ^ MacDonough, J.; et al. Phys. Review. 1988, D38: 2121. 缺少或
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为空 (帮助) - ^ Gormley, M.; et al. Phys. Rev. Lett. 1968, 21: 402. Bibcode:1968PhRvL..21..402G. doi:10.1103/PhysRevLett.21.402. 缺少或
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为空 (帮助) - ^ Baltay, C; et al. Phys. Rev. Lett. 1965, 14: 591. Bibcode:1965PhRvL..14..591R. doi:10.1103/PhysRevLett.14.591. 缺少或
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