Зарядовое сопряжение

ЗАРЯДОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ (С-преобразование), операция замены частицы на соответствующую античастицу. Зарядовое  сопряжение меняет знаки любых аддитивных квантовых чисел, присущих частице, таких как электрический заряд Q, барионное В и лептонное L числа, странность S и др., но оставляет неизменными её спин, импульсные и координатные характеристики. Понятие зарядового сопряжения сформировалось в конце 1920-х - начале 1930-х годов в работах П. Дирака, немецких учёных Г. Вейля, П. Йордана и др. Зарядовое  сопряжение как операция симметрии впервые была предложена, по-видимому, нидерландским учёным Х. Крамерсом в 1937.

Все известные процессы, происходящие за счёт электромагнитного и сильного взаимодействий, инвариантны по отношению к операции зарядового сопряжения. Следовательно, в этих взаимодействиях вероятности процессов с участием каких-либо частиц равны вероятностям процессов с участием соответствующих античастиц. В процессах, обусловленных слабым взаимодействием, инвариантность относительно зарядового сопряжения нарушается. Это стало ясно в результате опытов американского физика Ц. By (1956-57) по обнаружению несохранения пространственной чётности (Р-чётности) и работ Л. Д. Ландау, Ч. Янга и А. Салама (1957), предложивших инвариантность относительно комбинированной инверсии (СР-преобразования). Так, наблюдаемое в природе правополяризованное антинейтрино с L = -1 получается из нейтрино именно при СР-преобразовании, а при операции зарядового сопряжения наблюдаемое левополяризованное нейтрино с L = 1 переходит в ненаблюдаемое левополяризованное состояние с L = - 1. В 1964 выяснилось, что при распадах нейтральных Х-мезонов инвариантность относительно СР-преобразования нарушается. Впоследствии этот эффект был обнаружен также в осцилляциях нейтральных К- и В-мезонов. В 1954-57 В. Паули и немецкий физик Г. Людерс доказали фундаментальную СРТ-теорему, утверждающую, что зарядовое сопряжение (С-преобразование), обращение времени (Г-преобразование), пространственная инверсия (Р-преобразование) - три дискретные симметрии, относительно которых одновременно должна быть инвариантна любая физическая теория (смотри Теорема СРТ).

Современная теория элементарных частиц и взаимодействий - стандартная модель - построена таким образом, что её составные части - квантовая хромодинамика и электродинамика, описывающие соответственно сильное и электромагнитное взаимодействия, - инвариантны относительно зарядового сопряжения. Слабые взаимодействия в стандартной модели устроены так, что поля лево- и правополяризованных фермионов по-разному взаимодействуют с переносчиками слабых взаимодействий W- и Z-бозонами, нарушая по отдельности С- и Р-инвариантность, что и наблюдается в природе.

Лит.: Стритер Р., Вайтман А. РСТ, спин и статистика и все такое. М., 1966; Кемпфер Ф. Основные положения квантовой механики. М., 1967.