ТЕОРЕМА СРТ

ТЕОРЕМА СРТ

       

(читается «цэ-пэ-тэ»), теорема квант. теории поля, согласно к-рой ур-ния теории инвариантны относительно CPT-преобразования, т. е. не меняют своего вида, если одновременно провести три преобразования: зарядового сопряжения С (замены ч-ц античастицами), пространственной инверсии Р (замены координат ч-ц r на -r) и обращения времени Т (замены времени t на -t). Т. СРТ была сформулирована и доказана нем. физиком Г. Людерсом (1951) и швейц. физиком В. Паули (1955). Она вытекает из осн. принципов квант. теории поля. В силу Т. СРТ, если в природе происходит нек-рый процесс, с той же вероятностью в ней может происходить и процесс, в к-ром ч-цы заменены соответствующими античастицами, проекции их спинов имеют противоположный знак, а начальные и конечные состояния процесса поменялись местами. Из Т. СРТ, в частности, следует, что массы и времена жизни ч-цы и античастицы равны; электрич. заряды и магн. моменты ч-цы и античастицы отличаются только знаком; вз-ствие ч-цы и античастицы с гравитац. полем одинаково (нет «антигравитации»). Для распадов нестабильных ч-ц в тех случаях, когда вз-ствие ч-ц в конечном состоянии пренебрежимо мало, Т. СРТ требует, чтобы энергетич. спектры и угловые распределения продуктов распадов для ч-цы и античастицы были одинаковы, а проекции спинов противоположны.

На опыте ни одного случая нарушения Т. СРТ не обнаружено. Точность, с к-рой проверено равенство масс ч-цы и античастицы для К°- и К=0-мезонов, составляет примерно 10-15, что на 10 порядков превышает лучшую точность, достигнутую для масс др. ч-ц: = 10-5 для эл-на и позитрона, =10-4 для мюонов (m- и m+ ), =10-3 для К--, К+ -мезонов. Равенство времён жизни ч-ц и античастиц проверено с точностью, не превышающей 10-3, а равенство аномальных магн. моментов — с точностью =10-5 для m-, m+ и е-, е+ . Точность сравнения спектров и поляризации в распадах ч-ц и античастиц, по-видимому, не превышает 10-2. Нарушение СРТ-инвариантности, если бы оно было обнаружено на опыте, повлекло бы за собой изменения основ квант. теории поля, «разорвало» бы связь между ч-цами и античастицами. В рамках традиц. квант. теории поля основания Т. СРТ (релятив. инвариантность, локальность вз-ствия, связь спина и статистики и др.) таковы, что пока не видно, как можно было бы пожертвовать хотя бы одним из них, не изменив радикально всю теорию. В не меньшей степени это справедливо и в отношении аксиоматической теории поля.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ТЕОРЕМА СРТ

-утверждение о том, что релятивистски инвариантная квантовая теория поля с обычной связью между спином частиц и их статистикой автоматически инвариантна относительно произведения преобразований отражения пространств. координат r -> -r( Р -преобразова-ние), обращения времени t-> -t(T -преобразование) и зарядового сопряжения - замены частиц античастицами ( С- преобразование). Эту теорему наз. также Л ю д е р с а - П а у л и теоремой [Г. Людерс (G. Luders), В. Паули (W. Pauli) (1952-55)].

Т. о., для любого движения к.-л. частиц существует "симметричное движение античастиц", являющееся "зеркальным изображением" первого и обращённым относительно него по времени. Имеется принципиальная разница между требованием инвариантности относительно каждого из этих дискретных преобразований по отдельности и требованием СРТ- инвариантности. Инвариантность относительно С-, Р- и T -преобразований накладывает ограничения на значения констант взаимодействия в лагранжиане. Напр., Р -инвариантность требует равенства констант взаимодействия фермионов с противоположными киралъностями, а СР -инвариантность - вещественности констант взаимодействия. Из эксперимента известно, что дискретные С-, Р- и Т -симметрии нарушены. Лагранжиан стандартной SU(3) _с х SU(2) х U(1)-модели (см. Квантовая хромодинамика, Электрослабое взаимодействие )не обладает соответствующими симметриями и с точки зрения совр. теории скорее нуждается в объяснении факт сравнительно слабого нарушения дискретных симметрии.

Статус СРT -инвариантности совершенно иной, поскольку основой СРТ -теоремы служат требования спец. (частной) теории относительности. Действительно, чётное число отражений координат Минковского пространства-времени (РТ )формально сводится к повороту в нём (на мнимый угол). Поэтому существующие физ. теории, инвариантные относительно Лоренца преобразований (т. е. поворотов в пространстве Минковского), оказываются автоматически СРT -инвариантяыми. (Построить пример локальной квантовой теории поля, не обладающей СРТ- инвариантностью, достаточно трудно.) Т. <о., эксперим. проверка СРT -теоремы по существу является проверкой релятивистской инвариантности и локальности взаимодействия.

СРT -инвариантность приводит к след. равенству для матричных элементов S-матрицы: , где - состояния СР -сопряжённые по отношению к состояниям . Отсюда получаются предсказания равенства времён жизни и абс. значений магн. моментов частиц и античастиц. Из СРT -теоремы также следует равенство масс частиц и античастиц. Все следствия СРТ- инвариантности подтверждаются с огромной точностью. Наилучшая точность в измерении разности масс частиц и античастиц достигнута для нейтральных К-мезонов: Равенство аномальных магнитных моментов электрона и позитрона проверено с точностью ~10^-12. Равенство времён жизни (т) частиц и античастиц с наиб. точностью проверено для мюонов: (Г _m+ - G_m_)/G_m < (3 b 3)·10^-5 Г -соответствующая ширина распада).

Лит.: Мэтьюс П., Релятивистская квантовая теория взаимодействий элементарных частиц, пер. с англ., М., 1959; Берестец-кий В. Б., Лифшиц E. М., ПитаевскийЛ. П., Квантовая электродинамика, 3 изд., М., 1989. М. И. Высоцкий.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.