宇称的概念.pptVIP

宇称和宇称守恒定律在微观粒子物理的研究中有一个重要的概念——宇称。“宇称”这个词对于我们许多人来说可能并不陌生，是因为美籍华裔物理学家李政道和杨振宁在这一领域内作出了突出贡献，从而荣获1957年诺贝尔物理奖。所谓“宇称”，粗略的说，可理解为“左右对称”或“左右交换”，按照这个解释，所谓“宇称不变性”就是“左右交换不变”。或者“镜象与原物对称”。对称的现象普遍存在于自然界的事物中，事物运动变化的规律左右对称也是人们的普遍认识。在物理学中，对称性具有更为深刻的含义，指的是物理规律在某种变换下的不变性。在相当长的一段时间内，物理学家们相信，所有自然规律在这样的镜象反演下都保持不变。例如进行牛顿运动定律实验时，前面放一面镜子，如果我们看镜内的物理规律性，则同镜外完全相同。比如一个小球A向右运动，我们在镜内看到有一个小球A´向左运动，虽然A´与A运动方向相反，但它们都遵从的规律，也就是说力学规律对于镜象反演不变，具有空间反演不变性。同样对于麦克斯韦方程组和薛定谔方程都具有空间反演不变性。不变性原理通常与守恒定律联系在一起，比如动量守恒定律是物理定律在空间平移下的不变性的体现；能量守恒定律与时间平移不变性相联系；角动量守恒定律是物理定律空间旋转对称性的体现等。在微观世界中微观粒子的状态用波函数ψ描写即表示波函数的数值随坐标而变。为了描述这种与空间反演对称性相联系的物理量，引入了“宇称”的概念。因为连续两空间反演（镜象反射）就等于本身，第一次反射，第二次反射。因此宇称这个量同能量、动量等连续变化的物理量不同，它只能取两个分立的值（+1）或（-1），也就是说波函数在镜象对称时有两种可能：                 第一种情形宇称为正（+1），第二种情形宇称为负（-1），对于一个多粒子系统来说，此系统的总宇称为各该系统粒子的宇称之乘积。有了以上概念后，根据左右对称性就可引伸出“宇称守恒定律”，表述如下：由许多粒子组成的体系，不论经过相互作用发生什么变化（包括可能会使粒子数发生变化），它的总宇称保持不变，则原来为正，相互作用后仍为正；原来为负，相互作用后仍为负。这一定律对于许多情况都是正确的，象强相互作用和电磁相互作用就是如此。因而便认为对于弱相互作用也不言而喻，同样如此。