Parytet

Parytet.
Dziecko nie będzie wiedziało, która ręka jest prawa a która lewa, aż
do momentu, kiedy mu o tym nie powiecie. To samo też jest ze
stworzeniem z za światów. Załóżcie, że prowadzicie z nim rozmowę
poprzez radio i opisujecie jak wyglądacie. Załóżcie też, że możecie się z
nim porozumieć. W momencie, kiedy opisujecie, która strona jest prawa a
która lewa, zacinacie się. Wyobraźcie sobie, iż u niego są gęste chmury tak,
iż nie może on patrzeć na gwiazdy czy inny układ odniesienia.
Do roku 1956 fizycy też nie wiedzieli jak opisać strony. Wszystkie
prawa fizyczne wydawały się być symetryczne. I tak położenie wektora, czy
obracające
się
koło
w
zwierciadlanym
odbiciu,
wydają
się
być
symetrycznymi. Popatrz na rysunek 27.
Rys.27
Taki sobie mały Chińczyk o nazwisku Yang był jako dziecko w Japonii
i oglądał jedną z bram misternie rzeźbioną w Tokio. Ta brama była z
czasów, kiedy to Japonia była pod panowaniem chińskim. Miała ona
misternie rzeźbione różne stwory symetrycznie rozmieszczone po obu
stronach kolumn. Yang był niskiego wzrostu i zauważył, że jeden ze
stworów nie ma swojej pary u dołu, na drugiej kolumnie bramy. Dlaczego
ten stwór nie ma swojej pary? Ta myśl nie opuszczała Yanga przez długi
czas.
Wprowadzenie pojęcia parzystości jako stałej kwantowej wiąże się z
podstawowym założeniem, że przestrzeń fizyczna jest symetryczna ze
względu na odbicia zwierciadlane. Innymi słowy nie wyróżniamy kierunku
prawego od lewego. Prawa fizyki są symetryczne względem przesunięcia w
przestrzeni,
po dodaniu zaś zasad mechaniki kwantowej jest to
równoważne zasadzie zachowania pędu. To, że prawa są symetryczne
względem przesunięcia w czasie, oznacza to w mechanice kwantowej, że
zachowana jest energia. Niezmienniczość zaś względem obrotów
przestrzennych o stały kąt odpowiada zasadzie zachowania momentu
pędu.
Wróćmy teraz do tego małego Chińczyka, jakim był Yang. Kiedy Yang
robił pracę doktorską w USA to wraz z panem Lee, zapostulowali, że w
oddziaływaniach słabych parytet nie jest zachowany. Zaproponowali oni
innej Chince, pani Wu pewne doświadczenie i nadzorowali. Wzięli pod
uwagę rozpad, 60Co, który produkuje jeszcze dwa natychmiastowe (10-12s)
kwanty . 1,33 MeV i 1,17 MeV. Obserwuje się rozpad poprzez
wychwycenie promieniotwórczości . Gdyby rozpad spełniał zasadę
zachowania parytetu, te dwa kwanty  będą się rozbiegały izotropowo
(symetrycznie). Liczniki Ka i Kb powinny liczyć taką samą ilość zliczeń (patrz
na rysunki 28 i 29). Kobalt ma jeszcze to do siebie, że rozpada się dosyć
długo (5,5 lat).
Rys.28.
Wystarczyło spolaryzować jądra Kobalt przed rozpadem. Można to zrobić
poprzez silne pole magnetyczne i bardzo niską temperaturę. Temperatura
ta jest rzędu 0,01K0. Jest, zatem równa prawie absolutnemu zeru. Po około
6 min temperatura się podnosi na, tyle, że uporządkowanie zanika.
Temperaturę tą osiąga się, zanurzając cały eksperyment w ciekłym helu.
Doświadczenie Pani Wu a właściwie Panów Yanga i Lee pokazuje rysunek
29
Rys.29.
Kobalt rozpada się na Nikiel poprzez cząsteczkę , która ma spin
neutronu (własny moment pędu) w Kobalcie, z, którego powstaje w znanej
już czytelnikowi reakcji:
1
n0 = 1p1+ 0
+
Co oznacza, że neutron w jądrze Kobaltu, rozpada się na proton, cząstkę 
i na anty-neutrino. Dwa powstające kwanty  są jak już zaznaczyłem,
prawie natychmiastowe i w momencie rozpadu kwanty te powstają
kaskadowo, jeden za drugim. Jeżeli jądra kobaltu są spolaryzowane
(neutron) to dwa powstające kwanty  powinny powstać anizotropowo, jeżeli
zmienimy kierunek pola magnetycznego. To jest łatwe do otrzymania
poprzez zmianę kierunku prądu przepuszczanego poprzez cewkę.
Fakt pojawienia się cząstki rejestruje licznik scyntylacyjny (rysunek
29), który jest umieszczony za światłowodem. Obydwa liczniki scyntylacyjne
rejestrujące kwanty  powstające ze wzbudzonego Niklu Kb i Ka są prawie
pionowo (licznik Kb) i prostopadle ( licznik Ka) ustawione do pola w cewce.
Pole to jest raz ”do góry” i raz skierowane „w dół”. Wyniki tego
eksperymentu pokazane są na rysunku 30.
Rys.30.
Wyniki wskazują na anizotropię (nie symetryczność około 1 patrz
rysunek 30) pomiędzy obydwoma licznikami Ka i Kb, która to zanika wtedy,
kiedy Kobalt dostatecznie się podgrzeje tzn. po około 6 minutach. Wtedy
też uporządkowanie spinów neutronów zanika. Doświadczenie powtórzono
później dla pozytonów (dodatnich elektronów) i wynik potwierdził się. Natura
dała nam możliwość określenia stron. W oddziaływaniach słabych, jakim
jest rozpad , nie jest zachowana zasada zachowania parzystości albo
zasada zwierciadlanego odbicia. Elektrony 
(przeciwnie do wskazówek zegara). Dzisiaj wiemy, że to neutrina nie
zachowują parzystości.
Powracając do naszego stwora z za światów, który może sobie zrobić
doświadczenie pani Wu i nareszcie po kierunku prądu elektrycznego i
kierunku pola magnetycznego określić, która strona jest lewa a która jest
prawa. Wie on już, że w naszym zwyczaju jest w czasie przywitania
uścisnąć rękę prawą. Dochodzi do spotkania z nim, a on na przywitanie
wyciąga rękę lewą. Co wtedy zrobić? Miejmy się na baczności on chyba
jest z anty-materii. C. N. Yang i T. D. Lee dostali za swoje osiągnięcie
nagrodę Nobla w 1957 roku.