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CP,T,CPT不変性の破れ
Violation of CP,T, CPT Invariance [English]
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S. Glashow, "From Alchemy to Quarks" (1994)
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ISBN 0-534-16656-3, Fig 14.12
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原子核や素粒子は”スピン”と呼ばれる方向軸を持っています。
C.S.Wuらは
1957年に有名な実験を行い
「コバルト原子核の崩壊によって生じる電子は、
原子核スピンの逆の方向に出やすい」ことを
発見しました。
上の図で説明すると、スピン（赤矢印）の反対向きに出るa. の割合が
同じ向きに出るb.の割合よりも大きいのです。
a. を鏡に映すと、
鏡の中ではスピンの向きが反転するので
b. になります。
（上の図の右側で確認して下さい。）
C.S.Wuらの実験が示した
「鏡に映すと物理法則は同じでなくなる」
ことをすでに予言していた
理論物理学者T.D.Lee と C.N.Yangは1957年にノーベル物理学賞を受賞しました 。
自然が特定の”方向”を好むとき、
物理法則の”不変性（もしくは対称性）が破れている”
といいます。
原子核や素粒子をより精密に調べて
物理法則の”破れ”を発見することは、
大強度陽子加速器の大きな目標です。
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■ 物理の方程式に対して
”二回続けて同じ操作を行うと元に戻る”次のような特殊な変換を
行うと、物理法則の一般的な性質を調べることができます。
- パリテイ(P)変換: 座標の向きを逆に置き換える操作
- 荷電共役(C)変換: 粒子を反粒子に変換する操作
- 時間(T)変換: 時間の向きを逆に置き換える操作
ある変換に関して自然が特定の方向を好む場合、
その変換の不変性が破れていると言います。
■ C.S.Wuらの実験によりパリテイ不変性が破れていることが
わかりましたが、物理の法則を
”P変換とC変換を同時に行えば物理法則は不変になる”と修正することで
この現象は説明できました。
ところが1964年、V.FitchとJ.Croninの実験で
「中性K中間子の崩壊では
CP不変性がわずかに破れている」ことが発見されました。
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■ K中間子の崩壊では
T不変性もわずかに破れていることが実験で確かめられています。
■ ”CP変換とT変換を同時に行えば物理法則は不変になる”
というCPT不変性の定理が理論から証明されています。
T不変性の破れは、CP不変性の破れとCPT不変性の定理の組み合わせから
予想される大きさと一致しています。
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■ 現在測定されているCP不変性の破れでは、実は
宇宙で物質が反物質より多い理由を充分説明できません。
小林益川理論の予言の他にも、
CP不変性やT不変性の新しい破れがあると考えられています。
大強度陽子加速器では、その新しい現象を研究する実験が計画されています。
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K中間子を精密に測定して、CP不変性やT不変性の新しい破れを見出す実験
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ニュートリノの振動と反ニュートリノの振動の違いから
CP不変性の破れを測定する実験
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CPT不変性が厳密に成り立っているかを検証する実験
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