Физическая энциклопедия - четность

квантовомеханич. хар-ка состояния микрочастицы (молекулы, атома, ат. ядра, элем. ч-цы), отображающая св-ва симметрии волн. ф-ции этой ч-цы относительно зерк. отражений (пространственной инверсии). В процессах, обусловленных сильным и эл.-магн. вз-ствиями, имеет место закон сохранения Ч.: физ. система, обладавшая в нач. состояния зерк.

симметрией определ. типа, сохраняет эту симметрию во все последующие моменты времени. Сохранение Ч. приводит к ряду отбора правил для эл.-магн. излучения атомов и ат. ядер, для яд. реакций и реакций взаимопревращений элем. ч-ц. Закон сохранения Ч. можно проиллюстрировать на примере излучающей антенны, у к-рой геом. форма и распределение токов в каждый момент времени обладают зерк.

симметрией. Согласно закону сохранения Ч., такой же симметрией будет обладать диаграмма направленности излучения антенны. В слабом взаимодействии, обусловливающем, в частности, бета-распад ядер, закон сохранения Ч. нарушается. Возможность такого нарушения была предсказана в 1956 кит.

физиками Ли Цзундао и Янг Чжень-нином и подтверждена экспериментально в 1957 By Цзяньсюн с сотрудниками (США) в b-распаде ядер, а также Л. Ледерманом с сотрудниками (США) в распаде мюона. Ю. Г. Абов, В. М. Лобашёв и др. обнаружили слабое несохранение Ч. при нуклон-нуклонном вз-ствии. Имеются эксперим. указания на слабое несохранение Ч. в эл.

-магн. излучении атомов. На рис. а изображена схема опыта By. Образец, содержащий радиоакт. изотоп 60Со, помещён в магн. поле кругового тока (В магн. индукция). Это поле ориентирует магн. моменты ядер кобальта вдоль В (установка помещена в криостат при темп-ре ок. 1 К). Маленькой стрелкой указано направление скоростей эл-нов внутри проводника с током.

Как и в примере с антенной, вся система зеркально симметрична относительно плоскости, в к-рой течёт круговой ток. При выполнении закона сохранения Ч. интенсивность излучения эл-нов b-распада должна быть одинаковой по обе стороны этой плоскости. В эксперименте же наблюдалась резкая асимметрия: по одну сторону плоскости испускалось на 40% больше эл-нов, чем по другую. Т. о., из опыта By следует, что изучаемая система не обладает зерк. симметрией. Ещё в 1952 амер. физик Э. Вигнер с сотрудниками отметили возможность того, что при зерк. отражении эл-ны переходят в положительно заряж. ч-цы той же массы позитроны и вообще все ч-цы переходят в соответствующие античастицы. Зерк. отражение, сопровождающееся заменой всех ч-ц системы на античастицы, было названо Л. Д. Ландау комбинированной инверсией. Симметрия законов природы относительно комбинированной инверсии приводит для истинно нейтральных частиц и систем к закону сохранения комбинированной чётности.

При замене закона сохранения Ч. на закон сохранения комбинированной Ч. схема опыта By перестаёт быть зеркально симметричной, т. к. зерк. отображением этого опыта (рис., б) будет позитронный b-распад ядра антикобальта (состоящего из антипротонов и антинейтронов) в магн. поле кругового тока позитронов антивещества проводника. (Поскольку заряд позитрона положителен, при том же направлении носителей заряда проводника знак тока изменится, что приведёт к изменению знака В.

) Сильное нарушение закона сохранения Ч. установлено для всех процессов слабого вз-ствия. В квант. теории Ч. явл. физ. величиной, характеризующей основные и возбуждённые состояния микрочастиц. При соблюдении закона сохранения Ч. последняя может иметь только два значения: +1 и -1. Под влиянием слабого вз-ствия к состоянию с данной Ч.

добавляется малая примесь состояния с противоположной Ч. В атомах и в ат. ядрах эта примесь не превышает 10-6-10-7 (однако в ядрах могут быть спец. причины усиления эффектов несохранения чётности на неск. порядков). Поэтому каждая ч-ца с хорошей точностью обладает определённой внутренней чётностью Р, равной либо + 1, либо -1. Ч-цы с Р=+1 наз.

чётными, а с Р=-1 -нечётными. Напр., pВ°-мезон нечётен. Внутр. Ч. ч-ц с полуцелым спином фермионов неопределённы, но они противоположны Ч. соответствующих античастиц. Это обусловливает, напр., отрицат. внутр. Ч. мезонов, составленных из кварка и антикварка с нулевым орбит. моментом (p, К, r, w, j и т. д.). Для ч-ц с целым спином (бозонов) Ч. ч-цы и античастицы одинакова.

Ч. системы из ч-ц с орбит. моментами С›l1,. . ., С›ln равна P1...Pn(-1)l1+...ln где Р1, . . ., Рn внутр. Ч. ч-ц системы, l1 . . ., ln неотрицат. целые числа. У квантов эл.-магн. поля (фотонов) не существует ни внутр. Ч., ни орбит. момента. Ч. фотона определяется его мультипольностью (см. МУЛЬТИПОЛЬ). Ч. электрического 2l-поля равна (-1)l, а Ч. магнитного 2l-поля равна (-1)l+1.

Поэтому Ч. физ. микросистемы сохраняется при испускании или поглощении электрич. мультипольного фотона с чётным l или магн. мультипольного фотона с нечётным l, а в остальных случаях меняется на противоположную. Это приводит к правилам отбора по Ч. для эл.-магнитного излучения молекул, атомов и ядер. .