[科普中國]-電荷共軛宇稱

物理學(xué)中，電荷共軛宇稱（英語：charge conjugate parity、charge parity或C parity，可標(biāo)為CP）是粒子的相乘量子數(shù)，用以描述一些粒子在電荷共軛的對稱運算下的行為。

定義物理學(xué)中，電荷共軛宇稱（英語：charge conjugate parity、charge parity或C parity，可標(biāo)為CP）是粒子的相乘量子數(shù)，用以描述一些粒子在電荷共軛的對稱運算下的行為。1

電荷共軛改變所有量子荷（quantum charge）的正負號，這些量子荷為相加量子數(shù)，包括有電荷、重子數(shù)與輕子數(shù)，以及味荷如奇異數(shù)、魅數(shù)、底數(shù)、頂數(shù)與同位旋（I3）。相對地，電荷共軛不改變粒子的質(zhì)量、線動量或自旋。

數(shù)學(xué)形式考慮一運算 可將一粒子轉(zhuǎn)變成其反粒子：

兩個狀態(tài)都必須是可歸一化，因此

意味著 是幺正的：

對此粒子進行重復(fù)兩次的 運算，

可以看出 有如下性質(zhì)：

將所有性質(zhì)統(tǒng)整可得：

意即電荷共軛算符是自伴算符，也因此是一個可觀測物理量。

其他形式電荷共軛 運算的本征態(tài) 與本征值 關(guān)系如下：

如同宇稱，重復(fù) 運算兩次，則粒子狀態(tài)不變：

使得本征值 只能為 。此稱為粒子的電荷共軛宇稱。

上面的條件意味著 與 有相同的量子荷，因此只有真正中性的系統(tǒng)（所有量子荷與磁矩皆為零）是電荷共軛宇稱的本征態(tài)。符合此條件的有：

光子；

正反粒子約束態(tài)，如中性π介子（π）、η介子、正電子素。

實驗驗證電荷共軛宇稱守恒的實驗驗證：2

：觀測到中性π介子會衰變?yōu)殡p光子γ+γ，因此我們可認定π介子有 的性質(zhì)。然而，每增加一個γ會在π介子的電荷共軛宇稱中引入一個-1的因子；衰變成3γ則會違反電荷共軛宇稱守恒。過去曾進行了此種衰變的實驗驗證，其中應(yīng)用到產(chǎn)生π介子的反應(yīng)過程： 。

：η介子的衰變。

湮滅。

相關(guān)條目宇稱在量子力學(xué)中，宇稱被描述成宇稱變換中的量，以P (Parity) 表示。宇稱變換（又稱宇稱倒裝），是一個在一個三維坐標(biāo)系中其中一維的翻轉(zhuǎn)(變換)，在三維空間之內(nèi)，它也可以是一個在x , y , z 軸中同時進行的變換。

CP破壞CP破壞又稱CP不守恒，是物理學(xué)，尤其是粒子物理學(xué)中的一個術(shù)語和定理。它說明在一個物理過程中所謂的CP對稱被破壞了。在宇宙學(xué)中它對解釋今天宇宙中物質(zhì)的數(shù)量超過反物質(zhì)的數(shù)量有極其重要的意義。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

杜強 - 高級工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所