Re: [問題] 如何分辨左右

[HDT (氕氘氚)]

^LP
以下內容摘自《科學人 NO.108 NO.109 形上集 左與右(四)(五)》


Co60原子核帶有自旋，如將Co60原子核置於強磁場中，其自旋方向和磁場方向同向


實驗時量測電子射出時的方向和Co60自旋方向的夾角

觀察電子射出時的角度分布，即可知道左右對稱是否失效












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         ┌┐  │  ┌┐
       ←┤│  │  │├→
         ┼┼  │  ┼┼       吳健雄發現射出的電子多數是逆著Co60的自旋方向射出
         ┼┼  │  ┼┼
         ┼┼  │  ┼┼       而不是平均的由各個方向跑出來
       →┼┼  │  ┼┼←
         └┘  │  └┘
          ↑   │             所以左右(鏡像)對稱在Co60β衰變中不成立
          ●   │   ●
               │   ↓
               │             理由是在鏡像世界中的磁場方向朝下
          ˙   │   ˙
          ↓   │   ↓        所以Co60的自旋方向也會朝下
               │
                              因此鏡像中的電子會沿著、而不是逆著自旋方向射出


這表示Co60的衰變在鏡像世界中遵循著不同的規律

吳健雄就這麼推翻了弱作用的左右(鏡像)對稱性
^LP

根據楊振寧的回憶

關鍵在人們沒有體認到之前所有關於β衰變的實驗並未測量"膺純量"

所以那些實驗根本和β衰變是否破壞左右對稱無關


楊振寧和李政道透過冗長計算才瞭解之前眾多β衰變的實驗結果都無從拿來檢驗左右對稱

後來他們試圖不依賴計算來證明這項發現

才知道"膺純量"是檢驗左右對稱的關鍵








^LP

在解說什麼是"膺純量"之前

首先必須提到"空間反轉變換"

這個變換會將空間中(x,y,z)的P點變換至空間中(-x,-y,-z)的P'點

　　　　　　　→           →
也就是會將向量ｒ反轉成向量-ｒ                 │    ↗
                                              │  ˙
                                              │   P
                                          ──┼──
                                              │
                                          ˙  │
                                        ↙  P'│


換句話說"空間反轉變換"可視為"鏡像變換"與"旋轉變換"的組合

由於物理定律已知具有"旋轉對稱性"

所以"空間反轉變換"成立與否取決於"鏡像對稱"是否成立

^LP
　　　　　　　　　　　　→      →      →         →   →   →
在空間反轉變換下，向量如ｒ、速度ｖ、動量ｐ會轉變為-ｒ、-ｖ、-ｐ

我們稱呼這種向量為"極向量"


另外有一類向量在空間反轉變換中不會改變的，稱為"準向量"or"軸向量"

　　　　→                    →  →   →   →
如角動量Ｌ就是準向量，因為Ｌ＝ｒ×ｐ＝-ｒ×-ｐ

            →                      →　　　　　　　　　  →
而粒子的自旋σ也代表一種角動量，所以σ也是準向量，另外磁場Ｂ也是準向量


而膺純量就是一個在空間反轉變換後會改變其正負號的量

亦及如果A是一個膺純量，在空間反轉變換後會變為-A

                  →  →          →                  →
另一膺純量的例子是σ˙ｐ，因為雖然σ不會改變正負號，但ｐ會
^LE

所以在具有空間反轉對稱性的理論中，任何膺純量的平均值必為零

因為任一膺純量在我們世界的值如果為a，則在鏡像世界就會是-a

所以就可以分辨兩個世界，左右也就不對稱了


所以如果我們測量Co60的自旋及射出電子動量的內積這一膺純量的平均值

就可以檢驗β衰變是否違反左右對稱了











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Heinrich Rudolf Hertz Count Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta
Isaac Newton Georg Simon Ohm Wilhelm Eduard Weber Henri Becquerel
Blaise Pascal Ernst Werner von Siemens
James Prescott Joule Joseph Henry Lord Kelvin               謹獻上無盡崇敬與敬意
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 114.47.77.113
推 Entropy1988:好文有收穫
→ Entropy1988:不過這次好像沒有動畫耶
你覺得用PgDn和按任意鍵有差嗎= =
推 mozart39:沒有動畫...真令人失望\_/
推 xgcj:蝦米是準純量 你可以說英文嗎
沒學過 Pseudoscalar 這應該翻成啥?
推 Keelungman:膺純量
推 condensed:你現在是幹嘛?轉行當科普家了嗎?XDD
都是照抄的啊 比較像打字員吧XD
推 bendon:好文
推 stevelu:推~
推 Entropy1988:XD
→ chtm:強烈希望H改行走科普~~
推 Ebergies:本來想等看懂再推, 但還是先推好了 LOL
→ condensed:以後Ｈ大的文都要附動畫唷　^_<~
不要啊啊啊啊啊!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
推 chap11:五樓好糟糕                                我居然懂五樓
推 jerry78424:pseudo是假或偽....quasi才是準
我照抄高涌泉教授的文章的 剛好condensed大你可以幫我去問問為啥文章內會用準純量
推 kanonehilber:推
我已經不知道是因為內容才推還是因為動畫才推的了orz
※ 編輯: HDT             來自: 114.47.67.241        (04/09 19:57)
→ condensed:嚴禁HDT日後發沒有動畫的文~~~
推 louis925:乾脆用偽純量好了