«Теорема СРТ»

(

СРТ-теорема)

теорема квантовой теории поля (См. Квантовая теория поля), согласно которой уравнения теории инвариантны относительно СРТ-преобразования, то есть не меняют своего вида, если одновременно провести три преобразования: Зарядовое сопряжениеС (замена частиц античастицами (См. Античастицы)), пространственную инверсию (См. Пространственная инверсия) (зеркальное отражение) Р (замена координат r на — r) и Обращение времени Т (замена времени t на — t). Т. СРТ была сформулирована и доказана в работах немецкого физика Г. Людерса (1952— 1954) и швейцарского физика В. Паули (1955). Она вытекает из основных принципов квантовой теории поля. Если в природе происходит некоторый процесс, то в силу Т. СРТ с той же вероятностью в ней может происходить и процесс, в котором частицы заменены соответствующими античастицами, проекции их Спинов имеют противоположный знак, а начальные и конечные состояния процесса поменялись местами.

Из Т. СРТ, в частности, следует, что массы и времена жизни частицы и античастицы равны; электрические заряды и магнитные моменты частицы и античастицы отличаются только знаком; взаимодействие частицы и античастицы с гравитационным полем одинаково (нет «антигравитации»); в тех случаях, когда взаимодействие частиц в конечном состоянии пренебрежимо мало, энергетические спектры и угловые распределения продуктов распадов для частиц и античастиц одинаковы, а проекции спинов противоположны.

На опыте ни одного случая нарушения Т. СРТ не обнаружено. Точность, с которой проверено равенство масс частицы и античастицы для ^-15, что на 10 порядков превышает лучшую точность, достигнутую для масс других частиц: Теорема СРТ 10^-5 для электрона (е^-) и позитрона (е⁺), Теорема СРТ 10^-4 для мюонов μ^- и μ⁺, Теорема СРТ10^-3 для К^- и К⁺ -мезонов. Равенство времён жизни частиц и античастиц проверено с точностью, не превышающей 10^–3, а равенство магнитных моментов — с точностью Теорема СРТ 10^-6 для μ^- и μ⁺ и Теорема СРТ 10^-5 для е^- и е⁺. Точность сравнения спектров и поляризации в распадах частиц и античастиц, по-видимому, не превышает 10^-2.

До 1956 существовала уверенность, в том, что законы природы симметричны (одинаковы) относительно каждого из преобразований С, Р и Т в отдельности. Открытие в 1956 нарушений Р- и С-инвариантности, так же, как и открытие в 1964 нарушения СР-инвариантности (см. Комбинированная инверсия), почти не затронуло теоретический аппарат физики, который оказался способным включить в себя эти открытия естественным образом, без нарушения фундаментальных принципов теории. В отличие от нарушения Р-, С- и СР-инвариантности, нарушение СРТ-инвариантности, если бы оно было обнаружено на опыте, повлекло бы за собой изменения основ квантовой теории поля. Нарушение Т. СРТ«разорвало» бы связь между частицами и античастицами. В рамках традиционной квантовой теории поля основания Т. СРТ (релятивистская инвариантность, локальность взаимодействия, связь спина и статистики и др.) таковы, что пока не видно, как можно было бы пожертвовать хотя бы одним из них, не изменив радикально всю теорию. В не меньшей степени это справедливо и в отношении аксиоматической квантовой теории поля. Тем интереснее представляются экспериментальные поиски эффектов проявления СРТ -неинвариантности.

Лит.: Лапидус Л. И., Следствия СРТ-инварнантностп и эксперимент, «Успехи физических наук», 1968, т. 95, в. 4; Файнберг В. Я., Теоретические основы СРГ-инвариантности, там же, в. 3.

Л. Б. Окунь.

ТЕОРЕМА СРТ

(читается «цэ-пэ-тэ»), теорема квант. теории поля, согласно к-рой ур-ния теории инвариантны относительно CPT-преобразования, т. е. не меняют своего вида, если одновременно провести три преобразования: зарядового сопряжения С (замены ч-ц античастицами), пространственной инверсии Р (замены координат ч-ц r на -r) и обращения времени Т (замены времени t на -t). Т. СРТ была сформулирована и доказана нем. физиком Г. Людерсом (1951) и швейц. физиком В. Паули (1955). Она вытекает из осн. принципов квант. теории поля. В силу Т. СРТ, если в природе происходит нек-рый процесс, с той же вероятностью в ней может происходить и процесс, в к-ром ч-цы заменены соответствующими античастицами, проекции их спинов имеют противоположный знак, а начальные и конечные состояния процесса поменялись местами. Из Т. СРТ, в частности, следует, что массы и времена жизни ч-цы и античастицы равны; электрич. заряды и магн. моменты ч-цы и античастицы отличаются только знаком; вз-ствие ч-цы и античастицы с гравитац. полем одинаково (нет «антигравитации»). Для распадов нестабильных ч-ц в тех случаях, когда вз-ствие ч-ц в конечном состоянии пренебрежимо мало, Т. СРТ требует, чтобы энергетич. спектры и угловые распределения продуктов распадов для ч-цы и античастицы были одинаковы, а проекции спинов противоположны.

На опыте ни одного случая нарушения Т. СРТ не обнаружено. Точность, с к-рой проверено равенство масс ч-цы и античастицы для К°- и К=0-мезонов, составляет примерно 10-15, что на 10 порядков превышает лучшую точность, достигнутую для масс др. ч-ц: = 10-5 для эл-на и позитрона, =10-4 для мюонов (m- и m+ ), =10-3 для К--, К+ -мезонов. Равенство времён жизни ч-ц и античастиц проверено с точностью, не превышающей 10-3, а равенство аномальных магн. моментов — с точностью =10-5 для m-, m+ и е-, е+. Точность сравнения спектров и поляризации в распадах ч-ц и античастиц, по-видимому, не превышает 10-2. Нарушение СРТ-инвариантности, если бы оно было обнаружено на опыте, повлекло бы за собой изменения основ квант. теории поля, «разорвало» бы связь между ч-цами и античастицами. В рамках традиц. квант. теории поля основания Т. СРТ (релятив. инвариантность, локальность вз-ствия, связь спина и статистики и др.) таковы, что пока не видно, как можно было бы пожертвовать хотя бы одним из них, не изменив радикально всю теорию. В не меньшей степени это справедливо и в отношении аксиоматической теории поля.