宇称不守恒定律(宇称不守恒有什么实际意义)
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宇称不守恒通俗解释是什么?
宇称不守恒定律指出,在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称。
对称性反映不同物质形态在运动中的共性,而对称性的破坏使它们显示出各自的特性。宇称不守恒定律指出,在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称。该定理最早由杨振宁和李政道提出,后由吴健雄用钴60实验验证,后成为物理学中弱作用理论的基石。
宇称不守恒定律彻底改变了人类对对称性的认识,促成了此后几十年物理学界对对称性的关注,在粒子物理研究、完善宇宙大爆炸理论等方面具有重大意义。1957年,杨振宁和李政道也因此双双获得了诺贝尔奖。
宇称不守恒定律举例说明:
假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方座位上,油门踏板在他的右脚附近;而汽车B的司机则坐在右前方座位上,油门踏板在他的左脚附近。
现在,汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板,使得汽车以一定的速度向前驶去;汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下—他反时针方向开动点火钥匙,用左脚踩油门踏板,并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。现在,汽车B将会如何运动呢?
也许大多数人会认为,两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是,吴健雄的实验证明了,在粒子世界里,汽车B将以完全不同的速度行驶,方向也未必一致!粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。
宇称不守恒定律有什么应用?
说明粒子世界的物理规律的对称性全部破碎了,世界从本质上被证明了是不完美的、有缺陷的。
拓展资料:
1956年,56岁的美籍奥地利科学家泡利已经在物理学领域具有很高的威信,人们尊称他为“物理学的良心”、“上帝的鞭子”。但是就在这一年,泡利犯了一个大错误,连他自己都非常震惊,并开始怀疑自己深刻的判断力。
这一年,美国物理学家发现了一种很奇怪的粒子――K介子。K介子会发生两种变化:变成两个π介子或变成三个π介子。前一种变化说明K介子具有偶宇称性,后一种变化则说明K介子具有奇宇称性。据此,物理学家认为K介子有两种――“e介子”和“T介子”,而且其性质很相似。
1957年前,在微观世界发生的任何变化中,有一条被物理学家普遍承认的定律,即“宇称守恒定律”。它告诉我们,在任何一种变化的开始和终了,宇称的奇和偶不会改变。因此,人们肯定地认为,e介子和T介子是不同的粒子。
但是,随着测量技术越来越精细,物理学家开始有些焦急不安了。他们发现,e介子和T介子不仅具有完全相同的质量,其电量和寿命等物理性质也完全相同。这就奇怪了――为什么两个介子除了宇称外,其他性质都完全相同呢?难道它们是同一种粒子?物理学家无法解释其中原因,便把这个疑问称为“e-T之谜”。
就在众人不知所措时,从中国来到美国不久的杨振宁和李政道经过仔细研究,提出了一个大胆猜想:在K介子衰变的过程中,宇称是不守恒的。这一猜想一经提出,在物理学界激起了轩然大波,几乎没有一个物理学家相信他们是正确的。杨振宁和李政道知道,要想让众人信服,只有用实验证明。他们请吴健雄来做这个实验。
全世界的物理学家都在翘首以待实验结果。泡利很关心这个实验,但他非常肯定地认为,杨和李一定错了,宇称守恒绝对不可能有任何违反。他甚至对人说:“我敢打赌,吴健雄的实验结果一定会得出宇称守恒的结果。我已经准备好了一笔大赌注。”
1957年初,实验结果出来了――杨振宁和李政道猜对了,在弱相互作用情形下,宇称果然不守恒!许多物理学家感到极度震惊和迷惘。1957年1月27日,在给一位朋友的信中,泡利写道:“在最初的震惊过去后,我开始镇定下来。事情的发展的确很有戏剧性……幸亏没人跟我打赌,否则我要输掉一大笔钱。现在只损失了一点名誉,好在我的名誉不小,损失一点没什么关系。”
为什么这么多优秀的物理学家在宇称是否守恒这个问题上都犯了错误,连泡利这样聪明过人的大师都显得毫无作为呢?究其原因,有一点不容忽视。中国的传统文化素来强调“理无常是,事无常非”,强调事物之间辩证的转化。
宇称不守恒定律是什么意思
1、宇称不守恒定律是什么意思
宇称不守恒的意思:宇称不守恒并不是一个局部性的理论发展,它影响了整个物理学界的方方面面,是囊括了分子、原子和基本粒子物理的一个基本,所以对称性在20世纪物理学里很重要。
2、什么是宇称不守恒
宇称不守恒定律是指在弱相互作用中,互为镜像的两个物质的运动不对称,由著名的物理学家吴健雄用钴60验证。科学界在1956年以前一直认为宇称守恒,也就是说一个粒子的镜像与其本身的性质完全相同,1956年,科学家发现θ和γ两种粒子的自旋、质量、寿命、电荷完全相同,大多数人认为它们是同一种粒子,但是θ衰变时产生两个π介子,γ衰变时产生3个,这又说明它们是不同的粒子。换一种方式来说就是对称性反映了不同物质形态在运动中的共性,而对称性的破坏才使它们显示出各自的特性。
如同图案一样,只有对称没有它的破坏,看上去虽然很规则,但同时又显得单调和呆板,只有基本上对称而又不完全对称才构成美的建筑和图案,大自然就是这这样的建筑师,当大自然构造像DNA这样的大分子的时候,总是遵循复制的原则,将分子按照对称的螺旋结构联接在一起,而构成螺旋结构的空间排列又是完全相同的,但是在复制的过程中,对精确对称性的细微偏离就会在大分子排列次序上产生新的可能性,从而使得那些更便于复制的样式更快地发展,形成了发育的过程。
用一个类似的例子来说明问题:假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方的位子上,油门踏板在他的右脚附近,;而汽车B的司机坐在右前方的座位上,油门踏板在其左脚位置。现在汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板使得汽车以一定的速度向前驶去;而汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下,——他逆时针方向点火开动汽车,用左脚踩油门,并使踏板的倾斜程度与A保持一致。那么现在汽车B会怎么运动呢?
按照我们正常的思维,两辆汽车应该以完全相同的速度向着相同的方向行驶,遗憾的是,这不过是我们想当然的,在粒子世界里,这并不一定。吴健雄用实验证实了,在粒子世界里,两辆汽车将以完全不同的速度行驶,方向也未必会相同。粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。
宇称不守恒的发现不是孤立的基本粒子有三个基本的对称方式,一个是粒子和反粒子互相对称,即对于粒子和反粒子,定律是相同的,这被称为电荷对称;一个是空间反射对称,即同一种粒子之间互为镜像,它们的运动规律是相同的,这叫宇称;一个是时间反演的对称,即我们颠倒粒子的运动方向,粒子的运动是相同的,这被称为时间对称。
但是自从宇称不守恒定律被李政道和杨振宁提出之后,科学家很快又发现粒子和反粒子的行为并不是完全一样的,一些科学家进而提出,可能正是由于物理定律的轻微不对称使粒子的电荷不对称,导致宇宙大爆炸之初生成的物质比反物质要多了一点点,大部分的物质和反物质互相湮灭了,剩下的物质才行成了我们今天所认识的世界,如果物理定律完全对称,宇宙连同我们自身都不会存在。接下来,科学家发现时间本身也不具有对称性了。在1998年末,物理学家首次在微观世界发现了违背时间对称性的事件,欧洲原子能研究中心的科研人员发现,正负k介子在转换过程中存在时间上的不对称性:反k介子转换为k介子的速率完比其逆转过程,即k介子转变为负k介子来的要快。至此,粒子世界的物理规律的对称性全部都不复存在了,世界上从本质上来说就是不完美的。
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