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强cp破坏

王朝百科·作者佚名  2009-12-29
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“强CP破坏”问题是粒子物理学悬而未决的重大疑难之一。简单说来,描述强相互作用的量子色动力学

(QCD)拉氏量里面允许存在一个破坏CP对称性的项,记为q,其大小不是QCD本身所能确定的。这一奇怪的CP破坏项对微扰理论的任何阶次都没有贡献,但是它有可能导致显著的非微扰效应。借助于手征微扰论,我们可以算出q项所引发的中子电偶极矩和h®2p衰变等CP破坏过程。到目前为止,有关中子电偶极矩的实验还没有观测到可靠的信号,不过实验结果为q的数值设定了严格的上限:|q|应小于10亿分之一。为什么q这么小?它可能严格等于零吗?从理论的自然性出发,一个特别小的物理量往往是不自然的,因为它的数值很可能依赖于其他物理参数的微调,除非它由于某种对称性的限制而精确为零。这就是困扰了理论家们多年的强CP问题。

在现阶段,解释强相互作用中不可观测的CP破坏效应的理论图像主要有两类:

(一)假设最轻的夸克(即u夸克)是没有质量的。在这种情况下,可以把令人烦恼的q项从QCD拉氏量中“转掉”,因而QCD就变成CP对称性严格成立的理论了。但是种种迹象表明,u夸克的质量虽小(在QCD典型能标下大约为5MeV),却不可能严格等于零。

(二)假设QCD拉氏量存在一种整体的U(1)对称性,即Peccei-Quinn(PQ)对称性。该对称性可以禁闭破坏CP守恒的q项。然而,PQ对称性在高能标(10亿至1万亿GeV)自发破缺以后会产生出一个电中性、无自旋、小质量的粒子,通常称为轴子(Axion)。这一有趣的非标准模型粒子至今还没有被实验观测到。许多理论家猜想,如果轴子的确存在的话,它或许是宇宙的暗物质的可能候选者。

 
 
 
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