CPT定理是如果粒子用反粒子替换,右手征用左手征替换,以及所有
粒子的速度都反向,则物理定律不变。
物理定律似乎对粒子和反粒子一视同仁。更准确地讲,如果粒子用反粒子替换,右手征用左手征替换,以及所有粒子的速度都反向,则物理定律不变。这被称作CPT定理,并且它是任何合理的理论中都应该成立的基本假设的一个推论。
CPT定理 Theorem of CPT 量子场论和迄今所有的实验都表明,无论是强相互作用和
电磁相互作用,还是
弱相互作用,在CPT联合变换下物理规律总是不变的。即CPT是守恒的。
一个由
中国科学院国家天文台和高能物理所研究人员组成的研究小组,提出了一种用宇宙微波背景辐射偏振检验CPT对称性的新方法,并获得重要成果-发现电荷-宇称-时间反演(CPT) 对称性破缺迹象。
现代宇宙学的研究表明,宇宙中存在着一种神秘的暗能量。如果这种暗能量随宇宙的膨胀而演化,并与电磁场有某种相互作用(陈省身−西蒙斯相互作用),就有可能破坏CPT定理成立的条件,这会使光子的偏振方向在传播中发生改变。宇宙微波背景辐射光子是我们能看到的来自宇宙最遥远的光子,该小组设计出了一种用宇宙微波背景辐射偏振检验CPT对称性的新方法,使检测灵敏度大大提高。在用这种方法分析了美国WMAP卫星和Boomerang南极气球实验发表的最新数据后,该研究小组发现存在CPT对称性破缺的迹象。如果这一发现得到未来实验的进一步证实,将大大加深我们对自然界的对称性的认识,并有助于我们了解宇宙暗能量的本质和正反物质不对称性的起源。这一结果发表在最新一期国际物理届的权威杂志《物理评论快报》(Issue 9 June 2006)上,美国物理协会周刊Physical Review Focus为此作了专题报道。
在现代物理学中,对称性规律占据着核心地位。自从1956年李政道和杨振宁提出宇称(左右)对称性P在
弱相互作用中不守恒以来,人们相继发现,另外两种重要对称性即电荷正负对称性C和时间反演对称性T也不是严格守恒的。但是,在量子场论中可以严格证明,对于满足狭义相对论的平直空间中的量子场,这三种对称性的组合CPT是严格守恒的,这被称为CPT定理。这一定理有很多重要的推论, 例如同一种场的正反粒子的质量和寿命相等,电磁性质相反。迄今为止在地面加速器上进行的实验都证实了CPT守恒。