宇称不守恒简单介绍

宇称不守恒定律

半个多世纪前的1956年5月,华裔物理学家李政道和杨振宁合作完成了一篇划时代的科学论文——《弱相互作用中宇称守恒质疑》,提出了在弱相互作用中宇称不守恒这一石破天惊的假说,以及检验该假说的实验建议[1]。在宇称不守恒的理论首次被吴健雄证实后，世界上越来越多的实验室都确凿的证明了宇称在弱作用过程中确实不守恒这一理论。

宇称（Parity ）是表征微观粒子的波函数在空间反射变换下的变换性质的一个物理量[2]。从数学角度来讲，宇称是把所有空间坐标经过坐标系原点的反射，即X →-X ，Y →-Y ，Z →-Z 。而在物理学中，宇称是把物体及其运动通过镜子转换成它的镜像及其镜像运动[1]。宇称守恒是指粒子系统反应前后总宇称保持不变，它是适用于经典物理学系统的。1927年，维格纳提出了宇称守恒定律，认为相同宇称的原子态之间的跃迁是被禁止的。随后，维格纳所提的宇称守恒定律成为物理学公认的定律之一，并被推广到物理学的其他领域中，成为了物理学的一个稳定规则。这一规则使得人们普遍相信，在微观世界里所有的相互作用过程宇称是守恒的。

在1956-1957年，核物理和粒子物理发展到一个关键时刻，弱作用已经到了亟待最终确定其精确形式，真正成为一种与电磁作用同样的基本作用。但对介子衰变中的τ+和θ+两个K 介子的研究，人们发现它们的衰变模式是[1]：

0τπππ+++→++ (1)

0θππ++→+ (2)

根据宇称的不同，τ+和θ+应为不同粒子。然而，物理学家发现τ+和θ+这两个粒子具有完全相同的寿命和相近的质量，根据这一点来判断，τ+和θ+应该被看成是同一粒子。这就是困然但是物理学家的“θτ-疑难”之谜，也是宇称不守恒定律发现的导火索。随着李、杨二人对“θτ-疑难”的清楚认识以及其研究的深入，二人正式提出了弱相互作用中宇称不守恒的假说。最终大量的实验均证明了弱相对作用中宇称有很大的不守恒。

宇称守恒定律的推翻，对弱作用的形式确定起了极重要的关键性作用。只有在宇称不守恒定律发现以后，人们才清楚地知道弱矢量流的存在，才能正确的解释为什么核子弱流的耦合常数与子弱流相同等。

宇称不守恒定律的发现，不仅极快的推动了粒子物理，尤其是弱作用物理的发展，还使得在数年时间里就确定了弱作用的普适结构，将弱作用与电磁作用统一起来[3]。弱作用宇称不守恒定律的提出和证实为我们打开了一道科学思想的闸门，启发和引领着探索者们的未来征程。

参考文献

[1] 肖明.宇称不守恒的发现史与“李杨之争”刍议——纪念宇称不守恒发现50周年[J]湖北教育学院学报，2006，23卷（8期）：9-13.

[2] 舒国萱.宇称不守恒——实验对理论的判决性反驳[J]自然辩证法通讯，2009，31卷（2期）：32-38.

[3] 陆琰，罗辽复.宇称不守恒发现半个世纪的回顾[J]科技导报，2007，25卷（21期）：63-68.