宇称破坏与对称原理

六十五年前李政道和杨振宁提出了具有划时代意义的弱相互作用中宇称不守恒定律,随后得到吴健雄等人实验的验证,彻底打破了人们关于对称原理的认识和理解,对称原理不再仅仅是包含对称性和守恒律.从此,对称破缺与对称性共同构成对称原理,成为自然界遵循的普遍规律.     

《吴健雄、袁家骝文集》出版

正当吴健雄教授和袁家骝教授同登80大寿和南京大学建校90周年之际,南京大学出版社于1992年5月出版了由冯端教授和陆■教授主编的《半个世纪的科学生涯——吴健雄、袁家骝文集》。 文集大体上分为三个部分.第一部分包括21篇原始论文和综述论文,它们是从吴、袁二位教授的大量论文中选出的,除了吴健雄等的证实弱作用中宇称不守恒的著名论文《在β衰变中宇称性守恒的实验检验》早在1958年由梅镇岳译出在《物理译报》上发表外,其他论文均由南京大学物理系教师翻译和校阅。 第二部分包括吴健雄教授撰写的有关β衰变研究和发现宇称不守恒的历史的文…     

邮票上的物理学史（62）--粒子物理学:观念和理论(续)

理论上的另一进展是对相互作用中对称性和守恒量的研究.原来以为,在各种相互作用中,都有空间反射变换P、电荷共轭变换C和时间反演变换T下的不变性.不过,这只是人们抱有的一种观念,除了泡利在1955年曾在一般前提下从理论上证明了在CPT联合变换下量子场论的不变性以外,其他的都未曾在实验或理论上得到过证明.1955年,出现了所谓θ-τ之谜.1956年,李政道和杨振宁分析了以往的实验,他们发现,在弱作用中宇称守恒从来没有得到过实验的确证.因此他们提出,弱相互作用中宇称不守恒(没有空间反射变换下的不变性),这样也就没有θ-τ之谜了.1957年,吴健雄领导的小组按照李政道和杨振宁的建议,进行了极化原子核钴60的β衰变实验,证实宇称不守恒.随后不久,其他的弱作用实验也证实了宇称不守恒,而且C宇称也不守恒.李政道(图12,内维斯1995年,诺贝尔奖设立百年)和杨振宁(图13,马尔代夫1995年,诺贝尔奖设立百年;图14,圭亚那1995年,诺贝尔奖设立百年)获得1957年诺贝尔物理奖.这是华人首次获得诺贝尔奖.他们的得奖,就像半世纪前詹天佑自力修建京张铁路一样,改变了中国人觉得自己不如人的心理状态,提高了民族自信心.     

1980年物理学诺贝尔奖金颁发

今年(1980年)诺贝尔奖金委员会给两位著名的美国实验物理学家菲奇(V.Fitch)和克罗宁(J·Cronin)颁发了诺贝尔奖金.这是由于他们在1964年,在美国布鲁克海文Brookhaven国家实验室的33 GeV质子同步加速器上做了一个当时轰动世界的实验,即他们发现在弱相互作用下,CP是不守恒的. 大家知道,物理学中,不可观察量、对称性和守恒定律三者之间有着密切的联系. 1957年李政道、杨振宁先生首先在理论上提出弱相互作用下宇称p不守恒,即在弱相互作用中,微观世界关于空间反演对称性破坏了.这一理论被吴健雄教授等的极化Co～(60)β衰变实验所证实,即p不守…     

原子中宇称的不守恒

弱电理论是理论物理最成功的理论之一.它描述在一个统一的框架中的弱力和电磁力.弱电理论预言:在原子中电子和核之间存在着一个小的作用力,这一作用力使空间对称性(即宇称)不守恒.如果宇称不守恒,这就意味着原子具有某种“左右旋”,从而使它不同于它的镜面映射.这种“左右旋”或宇称不守恒大小的测量,可以用来检验弱电相互作用理论的正确性.由于这种“左右旋”所体现的原子形状的畸变大约只有1011分之一.因此这一测量特别困难. 尽管困难很多,但在若干不同原子中已观察到了这种宇称的不守恒,并且在过去十年中,测量精度已有稳步提高[1].在最近…     

三位著名的华裔物理学家

杨振宁 杨振宁1922年9月22日生于中国的安徽省合肥市. 1956年,杨振宁和他的同事李政道预言,在诸如β衰变一类的弱相互作用中,将打破宇称守恒定律.为了验证这一设想,他们提出了一系列实验,这些实验既能证实他们的设想,又能为弱相互作用下的宇称不守恒提供进一步的信息.他们的这一发现导致原子物理和基本粒子物理的基础理论发生广泛的变革.由于这一贡献,杨振宁和李政道荣获1957年的诺贝尔物理学奖. 在物理学中,对称性规则决定着在各种坐标转涣中物理关系的不变性,它的推论之一是,物理空间具有各向同性(即在方向上没有畸变).对称性规则的一种特…     

弱相互作用中宇称不守恒效应的实验测定

宇称是粒子(或粒子系)在空间反射变换下的特征.如粒子(或粒子系)的波函数在空间反射变换下不变,它的宇称为偶.如果只是改变符号,它的宇称为奇.宇称守恒是指宇称的奇或偶不改变.这一假设是人们从宏观世界所意识到的对称性中提出来的.在1956年以前从来也没有被严格地检验过. 在四种普适相互作用(强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用仲,除引力相互作用外,弱相互作用是最弱的一种.强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用的无量纲的耦合常数分别为:1,1/137和 10-5根据测不准原理,实验上在往可以利用它们的衰变寿命来区分它们.前两…     

非常大的B~0-~0混合

1956年,为了解开之谜,李政道和杨振宁提出宇称守恒定律在弱相互作用下可能不成立.1957年,吴健雄观测到60Coβ衰变时发射出的电子在空间中的分布是不对称.于是李、杨的理论得到了证实.是同一粒子即K0介子也得到了确认. 六十年代,K0介子给了我们许多新知识.K0介子是由下夸克和反奇异夸克组成的;而K0介子则由反下夸克和奇异夸克组成.人们发现,奇异量子数相反的态K0和K0之间可以相互转换,即存在K0-K0混合.1964年,人们发现,K0介子衰变时,CP不守恒.(C为电荷共轭,P为宇称)即粒子变成反粒子同时作空间反演,物理规律并不守恒.这是人们发现CP不…     

吴健雄物理奖介绍

吴健雄教授是当代杰出的物理学家,她曾多次回国,对国内物理学的发展,特别是青年人才的成长十分关切.她是一位深受我国物理学界尊敬和爱戴的世界著名物理学家. 吴健雄教授于1912年生于江苏省太仑县,1934年毕业于中央大学,1936年赴美留学,1940年获博士学位.她长期从事核物理学工作.1956年用60CO做了一个难度极大的实验,证实了李政道、杨振宁提出的“在弱相互作用下宇称可能不守恒’”的假说.吴健雄教授对β衰变的一系列实验工作,特别是1963年证明的核β衰变中矢量流守恒定律,在物理学史上第一次由实验证实了电磁相互作用与弱相互作用有密切关…     

原子中宇称不守恒的实验研究

引言 1956年以来,在原子核的β衰变中和在基本粒子的弱相互作用中,宇称不守恒、中性流存在以及弱电统一理论(简称W—S理论)不断得到证实。原子中是否存在宇称不守恒弱相互作用效应?这个问题已成为物理     

吴健雄、袁家骝先生简介

吴健雄,1912年5月31日生于上海.自50年代起执教于哥伦比亚大学,1972年担任普宾讲座教授,1975年获美国国家科学勋章,1975—1976年任美国物理学会会长.1957年她用β衰变实验证明在弱相互作用中的宇称不守恒,在整个物理学界产生了极为深远的影响.1963年她的关于β衰变中矢量流的工作,对后来电弱统一理论的提出起了重要作用.她在μ介原子、奇特原子、血球蛋白、无中微子的双β衰变等方面的研究都有重要贡献.     

W玻色子质量精确测量背后的精确计算

<正>1.永不缺席的W玻色子标准模型中，W玻色子是负责传递弱相互作用的媒介粒子。像现在核电站发电涉及的核裂变反应，是由重元素的放射性衰变过程启动的，该衰变过程本质上是由W玻色子传递诱导的。此外，1957年由李政道、杨振宁和吴健雄一起合作发现的弱相互作用中的宇称不守恒背后的机制(图1)也是由W玻色子传递的纯粹左手的弱相互作用。     

宇称时间对称性声学

对称性是自然界中最基本的物理属性之一。很多物理现象都与对称性相关联。例如,量子力学中描述具备一定对称性微观物理过程采用厄米—哈密顿算符,其中厄米性不仅确保算符本征值为实数,而且使微观过程满足几率守恒。1998年,Bender和Boettcher发现存在一类非厄米—哈密顿算符,它们的本征值也为实数并满足几率守恒。这类非厄米哈密顿算符最为典型的特征是满足宇称时间对称性。由于时变薛定谔方程和近轴波动方程形式具有相似性,故可进一步将宇称时间对称性引入经典波开放体系。文章回顾了量子体系中宇称时间对称破缺的发现过程,介绍了宇称时间对称性声学的理论模型,以及近期发现的一些奇异效应,并展望了宇称时间对称性声学的研究前景。     

Aharonov-Casher和He-McKellar-Wilkens相位的对偶对称关系

本文首先对电磁理论中的对偶对称性以及对偶变换做了简要回顾.然后讨论了与电磁相互作用相联系的Aharonov-Casher和He-McKellar-Wilkens相位之间的对偶对称性.最后,在宇称不守恒但具有相对论不变性的条件下,给出了一般情况下描述Aharonov-Casher和He-McKellar-Wilkens相位之间对偶对称关系的拉格朗日量,从而建立了统一的、不依赖于模型的描述Aharonov-Casher和He-McKellar-Wilkens相位之间对偶对称关系的方法.     

弱作用和生物手性

 弱作用宇称不守恒的发现,打破了科学家头脑中宇宙完美对称的图象。正如Ande-rson所说,伴随着物理学的成熟,人们了解到简单性中孕育出复杂性,而破缺对称性则提供了“从简单根源中发生复杂行为的框架。”看来从基本粒子到茫茫星际,我们的宇宙并不那么对称。作为宇宙演化最高级的产物--生命,也是不对称的。不用说生命整体是不对称的,就拿生物大分子来说,DNA的核苷酸链是右手螺旋型的,蛋白质α螺旋也是右手螺旋型的氨基酸链,这是指它们的高级结构,而且每一氨基酸的立体化学结构也是左右不对称的。     

关于弱相互作用的中间玻色子问题

在基本粒子弱相互作用中,宇称不守恒的现象被发现以后,Feynman和Gell—Mann提出普适费米相互作用的理论。这个理论假定:i)奇异粒子的轻子衰变过程△s=△Q;其中S和Q是强作用粒子的奇异量子数和电荷;ii)|△s|≤1;iii|△I|=1/2。但是,最近实验上发现,奇异粒子的轻子衰变过程存在△S=-△Q的现象。这样,普适费米作用遇到很大困难。为了解释弱相互作用现象,李政道和杨振宁提出了矢量中间玻     

粲夸克的电荷—宇称非对称性

<正>在基本粒子物理的标准模型中,电荷—宇称(CP)对称性是严格遵守的,但在夸克之间的弱相互作用中是违反的。理论认为,在弱相互作用中CP对称性的破坏,可能使早期宇宙中产生的物质比反物质多。在量子物理体系中,CP是一个     

科学中国人的历史丰碑——纪念弱作用中宇称不守恒发现40周年

科学中国人的历史丰碑———纪念弱作用中宇称不守恒发现４０周年张欣（石油大学数理系，山东东营２５７０６２）１９５６年，物理学家李政道和杨振宁发现弱作用中宇称不守恒．同年底，吴健雄为验证此观点首次实验成功．次年１月初，吴健雄等３人小组的实验均获成功．由...     

物理学中的对称性与守恒律

对称和守恒作为一个古老而又常新的概念,经历了从分立走向综合的漫长发展历程.对称性对物理学的发展起到了重要作用.由于对称性意味着不变性,也就是经过某种对称变换后物理规律的不变性,这就意味着某种物理量的守恒.     

超子衰变产物的角分布

假设了一定的相互作用哈密顿量,计算了自旋为1/2。而服从狄拉克波动方程的粒子衰变产物的角分布,计算了自旋为3/2而服从赖列泰—许温格波动方程的粒子的衰变产物的角分布。讨论了宇称守恒相互作用和宇称不守恒相互作用强度之间的比例和不对称系数α的关系。指出利用费曼—盖尔曼的普适费米相互作用推导得的Λ超子衰变产物的角分布不对称因子和实验数值一致。指出假使在重正化以后矢量耦合和赝矢量耦合常数不再相等,那末不对称因子的数值可能有相当大的改变。因此准确测定α的数值有助于费曼—盖尔曼普适费米相互作用的重正化效应的研究。服从赖列泰—许温格波动方程,自旋为3/2的粒子衰变产物和实验上得到的的Λ超子衰变产物的角分布不可能符合。这和李政道和杨振宁的一般结论一致。