Problema CP fort

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search

En física de partícules, el problema CP fort (on CP representa la combinació de les simetries d'intercanvi de Càrrega i Paritat d'una partícula) fa referència a la qüestió de per què la teoria de la interacció forta (cromodinàmica quàntica, QCD) no sembla trencar la simetria CP.

La simetria CP declara que les lleis físiques haurien de romandre iguals si hom intercanvia simultàniament una partícula amb la seva antipartícula (simetria C) i amb la seva imatge especular (simetria P). En principi, la teoria de la QCD no prohibeix la violació de la simetria CP. Tanmateix, experimentalment no s'hi ha observat mai. Donat que no es coneix cap raó per la qual la interacció forta hauria de conservar la simetria CP, aquest fet constitueix un problema de "ajust fi" conegut com el problema CP fort i sovint considerat entre els problema no resolts en física de partícules.[1]

Violació CP dins la QCD[modifica]

QCD no viola la simetria CP tan fàcilment com la teoria electrofeble car, a diferència d'aquesta on els camps de gauge s'acoblen a corrents quirals construïts a partir dels camps fermionics, els gluons de la QCD s'acoblen a corrents vectorials. Els experiments no indiquen cap evidència de violació CP en la QCD. Per exemple, una violació genèrica en la interacció forta generaria un moment dipolar elèctric del neutró de l'ordre de 10−18 e·m, mentre que el límit superior experimental és aproximadament un bilió de cops més petit.

Aquest fet constitueix un problema car hi ha termes naturals en el lagrangià de la QCD que trenquen la simetria CP:

Per a un angle θ i massa d'un quark (o fase θ′) no nuls, el lagrangià de la QCD viola la simetria CP. Si la fase de la massa quiral del quark θ′ pot ser reconvertida en una contribució a l'angle eficaç θ total, cal explicar per què aquest angle eficaç és extremadament petit en comptes de ser d'ordre unitat. El fet que el valor particular de l'angle hagi de ser molt proper a zero (en aquest cas) és un exemple d'un problema d'ajust fi. Si la fase θ′ és absorbida en les matrius gamma de la QCD, hom ha d'explicar per què θ és petit, però no sigui antinatural d'igualar-lo a zero.

Si com a mínim un dels quarks del model estàndard és no massiu, θ esdevindria inobservable; i.e. desapareixeria de la teoria. Tanmateix, l'evidència empírica suggereix fortament que tots els quarks són massius i per tant aquesta solució al problema CP fort no és bona.

Existeixen diverses propostes de solució del problema CP fort. La solució més coneguda és la teoria de Peccei–Quinn, implicant l'existència d'una nova partícula (pseudo)escalar anomenada axió.[2]

Referències[modifica]

  1. Mannel, Thomas (2–8 July 2006). "Theory and Phenomenology of CP Violation" a The 7th International Conference on Hyperons, Charm And Beauty Hadrons (BEACH 2006). Nuclear Physics B, vol. 167 167: 170–174, Lancaster: Elsevier. DOI:10.1016/j.nuclphysbps.2006.12.083 [Consulta: 15 agost 2015] 
  2. Peccei, Roberto D.; Quinn, Helen R. «CP Conservation in the Presence of Pseudoparticles». Physical Review Letters, vol. 38, 25, 1977, pàg. 1440–1443. Bibcode: 1977PhRvL..38.1440P. DOI: 10.1103/PhysRevLett.38.1440.