宇称不守恒定律研究报告

宇称不守恒定律研究报告

1408304009 秦明达

当杨振宁和李政道在1957年获得诺贝尔奖的时候，华人科学家第一次引起了世界的大范围关注。很多人知道他们获得了诺贝尔奖，其中也有很多人知道，他们提出了宇称不守恒的理论获得了诺贝尔奖，但却很少有人真正知道，什么是宇称不守恒。

说到宇称不守恒，那么，首先我们就需要知道什么是宇称。所谓宇称，粗略的说，可理解为“左右对称”或“左右交换”。对称的现象普遍存在于自然界的事物中，事物运动变化的规律左右对称也是人们的普遍认识。在物理学中，对称性具有更为深刻的含义，指的是物理规律在某种变换下的不变性。例如进行牛顿运动定律实验时，前面放一面镜子，如果我们看镜内的物理规律性，则同镜外完全相同。就是说力学规律对于镜象反演不变，具有空间反演不变性。同样对于麦克斯韦方程组和薛定谔方程都具有空间反演不变性。不变性原理通常与守恒定律联系在一起，比如动量守恒定律是物理定律在空间平移下的不变性的体现；能量守恒定律与时间平移不变性相联系；角动量守恒定律是物理定律空间旋转对称性的体现等。为了描述这种与空间反演对称性相联系的物理量，引入了“宇称”的概念。因为连续两空间反演（镜象反射）就等于本身，第一次反射，第二次反射。因此宇称这个量同能量、动量等连续变化的物理量不同，它只能取两个分立的值（+1）或（-1），也就是说波函数在镜象对称时有两种可能：第一种情形宇称为正（+1），第二种情形宇称为负（-1），对于一个多粒子系统来说，此系统的总宇称为各该系统粒子的宇称之乘积。有了以上概念后，根据左右对称性就可引伸出“宇称守恒定律”，表述如下：由许多粒子组成的体系，不论经过相互作用发生什么变化（包括可能会使粒子数发生变化），它的总宇称保持不变，则原来为正，相互作

【】

用后仍为正；原来为负，相互作用后仍为负。1

宇称守恒在强相互作用和电磁相互作用中被得到了广泛的证明。最初，科学家们，理所当然的认为在弱相互作用中一样存在相同的定律。但在50年代，当高能物理学家开始观察无法由既有理论解释的现象時，一切都改观了，其中最著名的是高能质子和原子核碰撞時所放射出K介子的衰变。K介子出現在两个完全不同的情況，可以衰变成二或三个π介子（它

【】

们必需有相反的宇称），但在其他的特性上，它们似乎完全相同。2

从衰变呈现的不同现象中，杨振宁与李政道发现了其中的反常，经过他们的研究发现，在宇称守恒提出的几十年的时间内，被证明的宇称守恒只在强相互作用和电磁场作用中，而在弱相互作用的宇称守恒并没有相应的实验和理论证明同样适用宇称守恒的定律，所以他们大胆的提出，在弱相互过程中可能存在着宇称不守恒的现象。

理论已经发表，引起了物理界的轩然大波，但是，很多人不愿接受这打破几十年来大家共识的理论。直到吴健雄博士，通过严格的实验证明了宇称不守恒的事实，整个物理界才普遍承认了在弱相互过程中，宇称不守恒的事实。

吴振雄用两套实验装置观测钴60的衰变，她在0.01K下用强磁场把一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋，把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋，这两套装置中的钴60互为镜像。实验结果表明，这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异，

【】

而且电子放射的方向也不能互相对称。实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。3

宇称不守恒的发现有着很大的意义，他让人们从新审视自己认识整个自然的方法，杨振宁和李政道也因此获得了诺贝尔物理奖。

[1] 百度知道

[2] 物理双月刊 （2006.28）6 [3] 百度百科

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sq2t.html