CP-symmetrie: verschil tussen versies

Men dacht dat de combinatie van de twee afzonderlijke symmetrieën een behouden symmetrie zou opleveren, de CP-symmetrie. Echter er zijn ook schendingen van deze symmetrie gevonden in de [[zwakke kernkracht|zwakke wisselwerking]]. Als men CP-symmetrie met [[T-symmetrie]], oftewel tijdsomdraaiing, combineert, krijgt men [[CPT-symmetrie]], waarvan tot op heden geen schending is geobserveerd. Indien deze symmetrie daadwerkelijk niet wordt geschonden, moet T-symmetrie geschonden worden, omdat CP-symmetrie geschonden wordt.

 

 

== CP-schending B-mesonen ==

Het verval van B-[[mesonen]] is een transformatie naar andere quarks, door de zwakke wisselwerking. De B-mesonen zouden stabiel zijn ware het niet dat de b-quark en antiquark een lading van de zwakke wisselwerking bevatten. Aangezien dat het geval is en B-mesonen zwaarder zijn dan vele andere mesonen, zijn er veel manieren hoe het B-meson kan vervallen. Al deze manieren bestaan er uit dat de b-quark zich transformeert in een andere quark, een t-, c- of u-quark, waarbij een t-quark zelf ook weer moet transformeren aangezien deze zwaarder is dan de b-quark. Veel van deze transformaties kunnen experimenteel worden waargenomen en de lading van de zwakke wisselwerking kan worden gemeten.

 

Het BaBar experiment heeft aangetoond dat de ratio’s van de vervalprocessen van het B-meson en zijn antideeltje niet gelijk zijn, oftewel er is sprake van CP-schending. De resultaten hiervan werden in de zomer van 2002 bekend gemaakt na analyse van 87 miljoen B/B-bar mesonparen gebeurtenissen. Consistente resultaten werden ook behaald in het Belle experiment. De resultaten van de experimenten zijn in overeenstemming met het standaardmodel.

 

 

:<math>{\mathcal L} = -\frac{1}{4} {\mathrm {tr}\,} F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}-\frac{n_f g^2\theta}{32\pi^2}

 

Indien de QCD-hoek θ ongelijk aan nul is, moet er sprake zijn van CP-schending. Daarnaast bestaat de mogelijkheid dat de hoek θ’ CP-schending veroorzaakt. Er is echter geen experimentele waarneming van CP-schending in de sterke wisselwerking. Deze tegenstrijdigheid wordt de ''strong CP problem'' genoemd. Men kan eventueel een onderscheid maken tussen het eerste probleem, waarom er geen waarneembaar effect van θ is, en het tweede probleem, waarom er geen waarneembaar effect van θ’ gecombineerd met θ is. Onder bepaalde aannames kan de een in de ander converteren en vice versa.

 

De bekendste oplossing van het probleem is de [[Peccei-Quinn theorie]]. Dit is een oplossing gesuggereerd door R. D. Peccei en H. R. Quinn in 1977. Zij postuleerden dat de volledige Lagrangiaan van het standaardmodel invariant zou zijn onder een extra symmetrie, tegenwoordig de Peccei-Quinn symmetrie genoemd. Deze axiale symmetrie is een symmetrie van de klassieke theorie, onderhevig aan axiale anomalie en het kan spontaan worden gebroken.

 

== Baryongetal en de asymmetrie van materie en antimaterie ==

Eén van de onopgeloste theoretische vraagstukken is waarom het heelal hoofdzakelijk bestaat uit materie, in plaats van gelijke hoeveelheden materie en antimaterie. In het standaardmodel zou de [[oerknal]] gelijke hoeveelheden van materie en antimaterie moeten hebben gecreëerd als er sprake is van CP-symmetrie. Dit betekent dat protonen zouden annihileren met antiprotonen, elektronen met positronen en neutronen met antineutronen etc., dit zou als gevolg hebben dat er enkel fotonen zouden bestaan in het heelal. Aangezien dit overduidelijk niet het geval is, moeten de fysische wetten anders zijn voor materie dan voor antimaterie, oftewel er moet sprake zijn van CP-schending.