Parität Wu-Experiment Interpretation CPT-Invarianz Quellen. Paritätsverletzung. Dennis Schröder
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- Julia Brodbeck
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1 Paritätsverletzung Dennis Schröder
2 Überblick 1 Parität Paritätsverletzung Paritätsoperation Klassifikation physikalischer Größen Vermutung von Yang und Lee 2 Wu-Experiment Idee Experiment Ergebnis 3 Interpretation Helizität Erklärung 4 CPT-Invarianz Erste Vermutung: CP-Invarianz CPT-Invarianz
3 Paritätsverletzung Parität Spiegelbild eines Experiments und Ergebnis des gespiegelten Experiments sind nicht gleich Keine Entsprechung im Alltag z.b. Gravitation, Elektrodynamik
4 Paritätsoperation Parität Inversion einer Koordinaten, z.b. (x 1, x 2, x 3 ) ( x 1, x 2, x 3 ) Determinante -1 Nicht durch Drehung erreichbar (Determinante +1) [1]
5 Klassifikation physikalischer Größen Parität Klassifikation physikalischer Größen, VZ bleibt bei Parität erhalten (+1) oder nicht (-1) Skalare (+1), z.b. Zeit, Länge Pseudoskalare (-1), z.b. magnetischer Fluss Polare Vektoren (-1), z.b. Ort, Geschwindigkeit Axiale Vektoren (+1), z.b. Drehimpuls, Spin
6 Vermutung von Yang und Lee Parität Starke und elektromagnetische Wechselwirkung sowie Gravitation: Parität erhalten Chen-Ning Yang und Tsung-Dao Lee 1956: Parität bei schwacher Wechselwirkung nicht erhalten Mehrere direkte Experimente vorgeschlagen Wandten sich an Chien-Shiung Wu [2]
7 Idee Wu-Experiment Überprüfe Paritätserhaltung bei β -Zerfall von 60 Co Kernspin 5 Problem: Koorsinatensystemwahl darf nicht willkürlich sein Richte dazu magnetisches Moment des Kerns entlang einer definierten Achse aus.
8 Experiment Wu-Experiment Richte Kern parallel zu B-Feld aus Temperatur muss niedrig genug sein (10 mk) Messe Anzahl der emittierten e parallel und antiparallel zu B Paritätsoperation durch Umschalten der B-Richtung.
9 Experiment Wu-Experiment [3]
10 Ergebnis Geschwindigkeit: Axialer Vektor Erwartung: Bei Parität VZ-Wechsel Resultat: Es werden in jedem Fall mehr e gegen den Kernspin emittiert! Vorzeichen ändert sich also nicht Spiegelbild des Experiments kommt nicht vor
11 Helizität Interpretation Helizität h := <s p> s p mit Spin s und Impuls p linkshändig: h = 1 rechtshändig: h = +1
12 Erklärung Interpretation e haben Vorzugsrichtung Gesamtspin des Systems ist erhalten Erklärung durch Helizität Goldhaber-Experiment: Antineutrinos haben immer h = +1 Antineutrino wird also immer in Richtung des Kernspins emittiert Impulserhaltung: Elektron muss entgegen dem Kernspin emittiert werden
13 Erste Vermutung: CP-Invarianz CPT-Invarianz P ist keine Symmetrieoperation für physikalische Gesetze Operation S gesucht, sodass alle Gesetze invariant unter PS Lev Landau 1957: Gesuchte Operation ist C C: Charge conjucation, ersetze Teilchen durch Antiteilchen Spätere Experimente mit β + -Strahlern unterstützen die Vermutung
14 CPT-Invarianz CPT-Invarianz Es gibt Vorgänge, die nicht CP-invariant sind (Kaon-Zerfall) Lösung: Nehme Operation T (Zeitumkehr) hinzu Alle bekannten Prozesse sind CPT -invariant
15 Quellen 1 Cartesian coordinate system handedness.svg 2 tx oxcsfutura/wu Lee Yang.jpg 3 Parity violation principle Wu experiment.jpg 4 Lee, Yang: Question of Parity Conservation in Weak Interactions, Originalpaper, 1
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