宇稱不守恆Non-conservation of parity1956年李政道和楊振寧從理論上提出,1957年吳健雄通過精密實驗證實,宇稱在弱相互作用過程中不守恆。
宇稱不守恆原理(P破壞,Parity violation)是當代物理學的一個重要原理,由楊振寧與李政道於1956年提出。這原理透過宇稱守恆在弱相互作用中不成立而推論宇稱守恆不成立。
美國物理學家理察·T·考克斯(R.T.Cox)可能早在1928年就觀察到了β衰變中宇稱的不守恆性[1]。科學家在1956年之前已發現θ和τ兩種介子的自鏇,質量,電荷完全相同,一度以為是同一種粒子,然而θ衰變時產生兩個π介子,τ衰變時產生3個π介子,奇數個π介子的總宇稱是負的,而偶數個π介子的總宇稱是正的。如此看來又似乎不是同一種粒子。1956年4月第六屆羅徹斯特高能核物理年會在紐約州北部羅徹斯特大學舉行,會議上討論了θ-τ的衰變中,有科學家提出宇稱是否有可能不守恆?1956年6月楊振寧與李政道在美國《物理評論》上共同發表《弱相互作用中的宇稱守恆質疑》的論文,認為基本粒子弱相互作用記憶體在“不守恆”,θ和τ是兩種完全相同的粒子。
1957年1月9日吳健雄與安布勒(E . Ambler)、海沃德(R.W.Hayward)、霍普斯(D.D.Hoppes)等科學家從觀測鈷60(60Co)的衰變的實驗證實了這項推測,她以兩套裝置中的鈷60互為鏡像,一套裝置中的鈷60原子核自鏇方向轉向左鏇,另一套裝置中的鈷60原子核自鏇方向轉向右鏇,結果發現在極低溫(絕對零度以上0.01K)下放射出來的電子數有很大差異,實驗結果推翻了物理學上屹立不移三十年之久的宇稱守恆定律(在強相互作用和電磁相互作用中宇稱一直是守恆的)。1957年1月15日,美國哥倫比亞大學物理系舉行新聞發布會,公布了吳健雄小組的實驗結果,並且宣布宇稱守恆這個物理學基本定律在弱相互作用中被推翻了。次日,《紐約時報》發表一篇《外表與真實》的報導。1月17日蘇黎世聯邦理工學院的泡利(W. Pauli)寫信給韋斯可夫表達了他關於宇稱不守恆的懷疑,泡利寫道:“我不相信,上帝是個弱的左撇子。我準備拿一大筆錢打賭,實驗一定會得出對稱的結果。”。1957年10月楊振寧與李政道因宇稱不守恆理論而獲得諾貝爾物理學獎。楊在他獲諾貝爾獎金的致詞中:“對稱原理之一,即左右對稱,是與人類文明一樣古老的觀念。自然界是否具有這樣一種對稱性,過去的哲學家們一直爭論不休。……然而,物理定律過去卻一直顯示出左右之間的完全對稱性。”
1980年美國科學家克羅寧與菲奇發現電荷共軛宇稱不守恆。
1962年起,楊振寧與李政道都說自己是提出“弱相互作用中宇稱不守恆原理”的第一人,並為此長期辯論。1982年楊振寧發表英文文章,宣稱當初宇稱不守恆是楊一個人提出來的。1986年李政道在用英文文章里指出楊振寧的說法與事實不合。
注釋
^ 埃米里奧·賽格雷,《從X射線到夸克——近代物理學家和他們的發現》,宇稱的瓦解
參考
CP破壞:宇稱守恆的基本思想是在鏡像反演後粒子物理學的公式不變。