轻子与电弱力
弱相互作用中的宇称不守恒(parity violation)
宇称是左与右之间的对称性——也就是说,物理定律在镜子里看上去应当完全一样。长久以来人人都认为这显然成立:一个过程和它的镜像应当同样被允许。弱相互作用粉碎了这个假设。它是唯一一种能分辨左右的基本相互作用,而且分辨得相当极端。
看清这一点最干净的办法,涉及粒子的'手性',或称螺旋性——粗略地说,就是它相对于运动方向是顺时针还是逆时针自旋。令人震惊的事实是:W 玻色子只耦合到左手粒子(以及右手反粒子)。一个右手电子根本就感受不到带电弱相互作用。这不是小小的偏好,而是彻底的偏向。所以,如果你拍下一段弱衰变再看它的镜像,你会看到大自然其实从不做的事情,因为镜子会把手性翻转过来。
这一现象在 1956 至 1957 年间被发现:吴健雄观察到,钴-60 原子核贝塔衰变放出的电子,相对于原子核自旋更倾向于朝某一个方向飞出——而这个方向在镜子里会反转。这震动了整个物理学界,并迅速赢得诺贝尔奖(颁给提出这项检验的理论家)。宇称不守恒如今已被嵌入标准模型的核心:弱相互作用本质上是左手的,这是我们所知关于大自然最深刻、也最奇异的事实之一。
在吴健雄的实验中,钴-60 原子核被磁场排齐,贝塔衰变的电子更倾向于朝着与原子核自旋相反的方向飞出。在镜子里,自旋看上去不变,但电子却会朝相反方向飞——这种差异是真实的大自然所表现出来的,证明在这里左和右并不等价。
吴健雄的钴-60 实验,把弱相互作用'分辨左右'当场抓个正着。
对带电弱相互作用而言,宇称不守恒是最大限度的,而非微小效应;W 玻色子完全无视右手粒子,这正是弱相互作用被描述为本质左手的原因。
又称
另见