什么是宇称不守恒定律(宇称不守恒理论有什么意义)

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宇称不守恒是近代物理里一个重要的发现,这个发现直接导致了诺贝尔奖。


左右同时存在的世界

通常情况下我们的世界,左右是同时存在的,比如人有两只手,洋流在北半球和南半球分别沿顺时针逆时针环流,数学里的三维坐标系可以是左手系,也可以是右手系。

洋流在北半球顺时针,南半球逆时针


数学里的左手系(左)和右手系(右)

我们可以定义什么叫左,什么叫右。一个球既可以沿着顺时针旋转也可以沿着逆时针旋转。这是完全可以做到的。

中微子只能是左旋的

如果有一天,有人告诉你:不,有一种球,只能沿着逆时针转。你一定会感到十分的吃惊,我反着让它转不就行了吗?

然而,杨振宁和李政道通过查阅大量现象发现,中微子只能沿着某个方向旋转,并首先提出弱相互作用中宇称不守恒。该论点由吴健雄于1957年通过实验证明,弱相互作用中宇称不守恒,也就是,中微子只能是左旋的。你可以给左旋改个名字叫右旋,但是这不影响一个事实,就是中微子只能沿一个方向转,而不能沿另一个方向转。

钴60实验

为了更好的理解这一实验现象,我们以吴健雄当年做的实验为例来看看实验室如何说明中微子(实际上应该叫反中微子,不过这只是名字的区别)只能沿一个方向旋转。

钴60的天然放射

钴60是天然放射性元素,会衰变为镍60,一个电子和一个反中微子。

正常情况下,一个静止的钴60会朝四面八方射出电子

同样也会向四面八方出射中微子,但是中微子当时的条件还无法探测到。

钴60在弱磁场下的情况

实验上已经知道钴60的自旋为5,镍的自旋为4,这相当于我们把一个静止的钴60放在微弱的磁场里面,钴60以磁场为轴,旋转的角动量沿磁场方向有时候为5,有时候为4,...,有时候为-4,有时候为-5。而镍60类似。


钴60在强磁场下的情况

如果磁场很强,由于钴60拥有核磁矩,大多数的钴60便会在磁场的影响下偏向磁场,此时钴60以磁场为轴,旋转的角动量沿磁场方向大多数时候为5,稍微多的时候为4,...,少部分时候有时候为-4,很少的时候为-5,平均来看是向上的,正的,沿着磁场方向的,右手旋转的。吴健雄将钴60放进磁场,在磁场的作用下,静止的钴便像上图一样在旋转,衰变以后剩下的镍也如上图。

为了维持角动量守恒,发射的中微子和电子的自旋合起来,必须为1,才能满足5=4 1。

由于大多数的钴60都沿右手旋转,那么电子和中微子也应该大多数是沿着右手方向旋转。

左手右手中微子的定义

到目前为止,我们清楚了实验的基本情况,现在引入右手旋转中微子,与左手旋转中微子的定义。

如果中微子没有质量,其运动方向与自旋方向相同,就是右手中微子,如果自旋方向与运动方向相反就是左手中微子。

吴健雄的实验

现在我们可以了解吴健雄当年的实验。如果认为两种中微子同时并且等量的存在。根据之前的分析,受到磁场的影响,大量的中微子应该拥有沿着磁场向上的自旋,可是自旋的方向不是粒子运动的方向,如果两种中微子都存在,我们应该在沿着磁场和逆着磁场方向观察到差不多数目的中微子(为了维持动量守恒,电子也应该如此),所以我们应该观察到差不多数目的电子。

可是实验室观测点到的却是大多数电子在逆着磁场的方向,这说明,我们之前的假设两种中微子都存在,是不正确的,所以只有一种中微子,所以宇称在包含中微子的现象中不守恒,即,弱相互作用中宇称不守恒。

这个实验在一定的精度上说明了宇称不守恒。

其实也不用理解得这么复杂,就一句话,心想事成就对了,不用去怀疑,因为这个学说里自己才是中心,你说什么他就是什么,举再多的例子道理也一样

宇称不守恒是近代物理里一个重要的发现,这个发现直接导致了诺贝尔奖。


左右同时存在的世界

通常情况下我们的世界,左右是同时存在的,比如人有两只手,洋流在北半球和南半球分别沿顺时针逆时针环流,数学里的三维坐标系可以是左手系,也可以是右手系。

洋流在北半球顺时针,南半球逆时针


数学里的左手系(左)和右手系(右)

我们可以定义什么叫左,什么叫右。一个球既可以沿着顺时针旋转也可以沿着逆时针旋转。这是完全可以做到的。

中微子只能是左旋的

如果有一天,有人告诉你:不,有一种球,只能沿着逆时针转。你一定会感到十分的吃惊,我反着让它转不就行了吗?

然而,杨振宁和李政道通过查阅大量现象发现,中微子只能沿着某个方向旋转,并首先提出弱相互作用中宇称不守恒。该论点由吴健雄于1957年通过实验证明,弱相互作用中宇称不守恒,也就是,中微子只能是左旋的。你可以给左旋改个名字叫右旋,但是这不影响一个事实,就是中微子只能沿一个方向转,而不能沿另一个方向转。

钴60实验

为了更好的理解这一实验现象,我们以吴健雄当年做的实验为例来看看实验室如何说明中微子(实际上应该叫反中微子,不过这只是名字的区别)只能沿一个方向旋转。

钴60的天然放射

钴60是天然放射性元素,会衰变为镍60,一个电子和一个反中微子。

正常情况下,一个静止的钴60会朝四面八方射出电子

同样也会向四面八方出射中微子,但是中微子当时的条件还无法探测到。

钴60在弱磁场下的情况

实验上已经知道钴60的自旋为5,镍的自旋为4,这相当于我们把一个静止的钴60放在微弱的磁场里面,钴60以磁场为轴,旋转的角动量沿磁场方向有时候为5,有时候为4,...,有时候为-4,有时候为-5。而镍60类似。


钴60在强磁场下的情况

如果磁场很强,由于钴60拥有核磁矩,大多数的钴60便会在磁场的影响下偏向磁场,此时钴60以磁场为轴,旋转的角动量沿磁场方向大多数时候为5,稍微多的时候为4,...,少部分时候有时候为-4,很少的时候为-5,平均来看是向上的,正的,沿着磁场方向的,右手旋转的。吴健雄将钴60放进磁场,在磁场的作用下,静止的钴便像上图一样在旋转,衰变以后剩下的镍也如上图。

为了维持角动量守恒,发射的中微子和电子的自旋合起来,必须为1,才能满足5=4 1。

由于大多数的钴60都沿右手旋转,那么电子和中微子也应该大多数是沿着右手方向旋转。

左手右手中微子的定义

到目前为止,我们清楚了实验的基本情况,现在引入右手旋转中微子,与左手旋转中微子的定义。

如果中微子没有质量,其运动方向与自旋方向相同,就是右手中微子,如果自旋方向与运动方向相反就是左手中微子。

吴健雄的实验

现在我们可以了解吴健雄当年的实验。如果认为两种中微子同时并且等量的存在。根据之前的分析,受到磁场的影响,大量的中微子应该拥有沿着磁场向上的自旋,可是自旋的方向不是粒子运动的方向,如果两种中微子都存在,我们应该在沿着磁场和逆着磁场方向观察到差不多数目的中微子(为了维持动量守恒,电子也应该如此),所以我们应该观察到差不多数目的电子。

可是实验室观测点到的却是大多数电子在逆着磁场的方向,这说明,我们之前的假设两种中微子都存在,是不正确的,所以只有一种中微子,所以宇称在包含中微子的现象中不守恒,即,弱相互作用中宇称不守恒。

这个实验在一定的精度上说明了宇称不守恒。

其实也不用理解得这么复杂,就一句话,心想事成就对了,不用去怀疑,因为这个学说里自己才是中心,你说什么他就是什么,举再多的例子道理也一样

身为人类学研究的劣等生,我的义务原本是去研究跟人类有关的东西,关于外星人的学问,是不在我的研究范围内的。

不过,我以人类学学者的身份确定,美国人是在故弄玄虚,就跟所谓的尼斯湖水怪一样,美国人想靠外星人来赚取全世界人民的流量。

很简单,我们换个立场想想,如果哪天我们的科技文明达到可以随意遨游在浩瀚的宇宙中,然后,我们发现了另一种文明,我们会怎么做,肯定是全世界都轰动,然后我们开始无休止地派飞船过去侦查。

一旦我们哪次侦查的飞船出事故,被对方控制了,我们会怎么做,会躲起来做缩头乌龟吗,绝对不可能。我们肯定会马上派人过去跟那个星球上的生物沟通。

所以,如果美国那边的外星人传闻是真的,他们真的掌握了或者抓到了外星人。那我们地球早就不安全了,估计那个时候,我们就都能看到外星人了。

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