Fiziķi jau ilgāku laiku ir sagrābuši smadzenes par kombinētās paritātes pārkāpumiem noteiktu daļiņu sabrukšanas laikā. Angļu teorētiskais fiziķis Marks Hadlijs izvirza ļoti ekstravagantu hipotēzi, izskaidrojot šīs parādības iemeslus: pēc viņa domām, mēs vienkārši nonācām nepareizajā vietā.
Pēc fiziķa Marka Hadlija vārdiem, tieši tās daļiņas un antidaļiņas (neitrālie K-mezoni, B-mezoni un D-mezoni) ir visjutīgākās pret intragalaktisko lauku, kuru pagrimumos pat kombinētā paritāte netiek saglabāta.
Līdz pagājušā gadsimta vidum teorētiķi pieņēma un eksperimentētāji garantēja, ka absolūti visas elementārdaļiņu pārvērtības ir nemainīgas attiecībā uz spoguļa simetriju. Tas nozīmē, ka neviens process ar viņu piedalīšanos nemainīsies no atspoguļojuma plakanā spogulī neatkarīgi no tā, kā tas atrodas telpā, vai, kas ir tas pats, no labās aizstāšanas ar kreiso un kreisās ar labo. Fizikāļi šo invarianci sauc par paritātes saglabāšanu. Tas šķiet acīmredzami un dabiski, jo atšķirība starp labo un kreiso šķiet pilnīgi patvaļīga. No četrām pamata mijiedarbībām - gravitācijas, elektromagnētiskās, spēcīgās un vājās - pirmās trīs patiešām ievēro paritātes saglabāšanas likumu un pilnīgi un bez izņēmumiem. Tomēr vājā mijiedarbībā (piemēram,atomu kodolu beta sadalīšanās procesos) paritāte netiek saglabāta. Var teikt, ka daļiņu pārvērtības, ko kontrolē vāja mijiedarbība, reaģē uz atšķirību starp labo un kreiso. Šī funkcija teorētiski tika prognozēta 1956. gadā un drīz tika apstiprināta eksperimentāli.
Napra … nale … iekšā
Paritātes nekonservēšana vājās mijiedarbībās burtiski krita uz fiziķu galvām un tika uztverta kā nepatīkams paradokss. Teorētiķi uzreiz ieteica, ka simetrija starp kreiso un labo pusi joprojām pastāv, taču tā neizpaužas kā “iesākta”, kā tika uzskatīts iepriekš. Vairākus gadus pirms paritātes nekonservēšanas atklāšanas vairāki fiziķi izvirzīja hipotēzi, ka jebkuras daļiņas spoguļattēls varētu būt tās daļiņa. Šī ideja ieteica, ka paritātes saglabāšanas likumu varētu izglābt, pieprasot, lai spekulāras pārdomas pavada pāreju uz antidaļiņām. Tomēr pat šis triks nepalīdzēja. Jau 1964. gadā amerikāņu pētnieki Džeimss Kronins un Val Fitch eksperimentos, kas tika veikti mainīgā gradienta sinhronā Brukhāvenas Nacionālajā laboratorijā, parādījaka ilgstoši neitrālie K-mezoni mazināsies ar šādas vispārinātas (kā saka fiziķi, kombinēta) paritātes vāju nekonservēšanu. Par šo atklājumu viņi 1980. gadā saņēma Nobela prēmiju fizikā. Un 2001. gadā eksperimenti BaBar pie Stenforda lineārā paātrinātāja (SLAC) un Belle Japānas Augstās enerģijas institūta (KEK) paātrinātājā pierādīja, ka kombinētā paritāte nav saglabāta arī neitrālo D-mezonu un B-mezonu sabrukšanā.ka neitrālo D-mezonu un B-mezonu sabrukšanas laikā netiek saglabāta arī kombinētā paritāte.ka neitrālo D-mezonu un B-mezonu sabrukšanas laikā netiek saglabāta arī kombinētā paritāte.
Reklāmas video:
CP-inversija fizikā ir vienlaicīga lādēšanas konjugācijas inversija (apzīmēta ar burtu C, lādiņš), kas pārveido daļiņu par antidaļiņu, un paritātes inversija (P, paritāte), kas atspoguļo daļiņu, apmainoties pa labi un pa kreisi. Spēcīgā un elektromagnētiskā mijiedarbība attiecībā pret CP inversiju ir simetriska (kā saka fiziķi, invarianta), bet vāja mijiedarbība nav, kas tiek novērota dažos sabrukšanas procesos. Proti, svārstās neitrālie kaoni (K-mezoni, kas sastāv no s-antikvarka un d- vai u-kvarka), tas ir, tie pārvēršas par daļiņām un otrādi. Pārveidošanas varbūtības virzienā uz priekšu un atpakaļgaitā nav vienādas, un tas netieši norāda uz CP simetrijas pārkāpumu.
Slikta vieta
Saskaņā ar elementāro daļiņu standarta teoriju, paritātes nekonservēšana ir vājas mijiedarbības pamatīpašība. Tas ir tieši tas, uz ko iebilst fiziķis Marks Hadlijs no Lielbritānijas Varvikas universitātes. Viņš atzīst, ka vāja mijiedarbība saglabā paritāti, bet mēs to nepamanām, jo … mēs atrodamies Visuma nepareizajā vietā. Zeme griežas ap Sauli, kas kopā ar citām zvaigznēm pārvietojas ap mūsu Galaktikas centru. Abas kustības atņem laiku - telpu, izkropļojot tā metriku. Zemes orbītas rotācijas radītie labojumi ir niecīgi, ko nevar teikt par galaktikas rotāciju, kurā piedalās simtiem miljardu zvaigžņu. Tas rada īpašu virzienu kosmosā - tieši tajā virzienā, kur izskatās galaktiskā leņķiskā impulsa vektors. Tāpēc intragalaktiskajai telpai nav spoguļu simetrijas, tāpēc tai nav pienākuma novērot elementāro daļiņu pārveidi.
Hadlijs uzskata, ka kosmosa laika iesaiste, ko izraisa Galaktikas rotācija, rada kaut ko līdzīgu spēka laukam, kas dažādos veidos ietekmē daļiņas un antidaļiņas. Bet ietekme neizpaužas universāli, bet ir atkarīga no daļiņu veida un procesiem, kuros tās piedalās. Pēc Hadlija teiktā, intragalaktisko lauku visspēcīgāk izjūt tās daļiņas, kuru sabrukšana pat kombinēto paritāti nesaglabā.
Orientēties pa galaktiku
No Hadlija hipotēzes izriet, ka paritātes saglabāšanas pārbaudei paredzēto eksperimentu rezultāti ir atkarīgi no tā, kur šie eksperimenti tiek veikti. Nelielā sfēriskā galaktikā ar nelielu leņķisko impulsu paritāte tiktu saglabāta daudz labāk nekā uz Zemes, un kaut kur tukšā dziļā telpā jebkurš spoguļa atstarojums vispār neko nemainītu. Pēc tās pašas loģikas paritātes saglabāšanas likums vienkārši plīstu pie šuvēm pie strauji rotējošām neitronu zvaigznēm. Tāds ir relatīvisms, ko izraisa gravitācijas ietekmes ietekme uz elementāro daļiņu pārveidošanu.
Hadlijs uzskata, ka šo efektu var izmēģināt uz Zemes, jau šobrīd. Lai to izdarītu, ir nepieciešams redzēt, vai paritātes pārkāpuma raksturs nemainās atkarībā no daļiņu izkliedes virziena attiecībā pret galaktikas rotācijas vektoru. Hadlijs pat atzīst, ka tam pietiek ar to datu analīzi, kas jau uzkrāti eksperimentos ar paātrinātājiem. Un, ja efekts tiek apstiprināts, ir pilnīgi iespējams, ka nākotnes paātrinātāju rasējumos būs ne tikai zemes, bet arī galaktiskās koordinātas.
Aleksejs Levins