Нарушение симметрий С, Р и Т при интерференции спин- зависимых амплитуд в рассеянии нейтронов на нулевой угол. Таблица. Спиновые гамильтонианы гамильтониан. - презентация

1 Нарушение симметрий С, Р и Т при интерференции спин- зависимых амплитуд в рассеянии нейтронов на нулевой угол. Таблица. Спиновые гамильтонианы гамильтониан СРТСР

2 a и эффективное поле b - комплексные величины

3 Матрица плотности Эффективность поляризатора Эффективность анализатора

4 Скорость счета нейтронов Мишень является поляризатором Мишень - анализатор -(+) – падающий пучок не поляризован (поляризован) Индексы i,j,k – циклические перестановки координатных осей

5 Симметрии различных типов интерференций спин зависимых взаимодействий Интерференционнаый вклад в поляризацию Одно или оба взаимодействия должны иметь мнимую часть. 1.Поляризованная парамагнитная мишень в поперечном внешнем магнитном поле или в спин-орбитальном поле Пусть мишень поляризована в направлении j, а вдоль оси k направлено внешнее магнитное поле. Эффективное поле является векторной суммой псевдовекторного поля сильного взаимодействия и магнитного поля. Все величины в выражении (4) представлены псевдовекторами, поэтому интерференция этого типа, действующая вдоль оси i, P- четна, но не инвариантна при обращении времени и, следовательно, СP- нечетна. В этом случае сохраняется симметрия TC. Фундаментальное взаимодействие с нарушенной СP и сохраняющейся ТС симметриями в природе не известно, но, как мы видим, этот тип симметрии реализуется при интерференции сильного взаимодействия с магнитным полем. (4) I H или CP=-1, С=Т=-1

6 2. Неполяризованная мишень в магнитном поле. Пусть магнитное поле направлено вдоль оси k, а вдоль оси j направлен импульс нейтрона. В этом случае имеет место P- нечетная и T- не инвариантная интерференция магнитного поля с полем слабого взаимодействия. CP- нарушенная симметрия этого типа характерна для взаимодействия электрического дипольного момента (ЭДМ) нейтрона с электрическим полем поскольку при инверсии координат изменяется направление электрического поля, а при обращении времени изменяется знак спина нейтрона. ЭДМ нейтрона исследуется на протяжении многих лет в различных экспериментах. Но, измерения ЭДМ в сильных электрических полях кристаллов могут маскироваться вышеуказанной интерференцией. Причем эффект ЭДМ оказывается значительно меньше интерференционного. a w (sp) H CP=-1, T=-1 p

7 При прохождении нейтронов через поляризованную мишень имеет место сильное и слабое взаимодействия. Пусть нейтроны движутся вдоль оси j, а спины ядер мишени направлены вдоль оси k. Интерференция указанных взаимодействий приводит к поляризации пучка в направлении оси i. В соответствии с выражением (4) эта поляризация P- нечетна и не инвариантна при обращении времени, то есть, PT- четна, но СP- нарушена. В этом случае интерференция имеет тот же тип симметрии, что и в предыдущем случае. Существует надежда, что нарушение СP, которое известно в физике K- и B- мезонов, имеет универсальный характер и может проявляться в рассеянии нейтронов. Для этого должно существовать гипотетическое не зависящее от времени векторное поле f, о котором упоминалось в начале статьи. Если поле f направлено вдоль оси i, то поляризация, создаваемая этим полем маскируется обсуждаемым интерференционным эффектом. Поскольку знак интерференционного эффекта зависит от начальных условий, то измерения с неполяризованными и поляризованными нейтронами дают возможность устранить маскирующее действие интерференции сильного и слабого взаимодействий. 3. Поляризованная мишень.

8 4. Поляризованная мишень с гипотетическим полем f. Имеется три взаимодействия нейтронов, для которых выберем следующие направления. Поле f направлено вдоль оси i=x, поле слабого взаимодействия вдоль оси j=y, а мишень поляризована в направлении k=z. По сравнению с предыдущем случаем появляются две дополнительные интерференции с полем f. P- нечетная интерференция с полем сильного взаимодействия. Эта интерференция дополняет эффект слабого взаимодействия. И интерференция T- неинвариантного взаимодействия с полем слабого взаимодействия. В соответствии с соотношением (4) эта интерференция создает дополнительный вклад в поляризацию нейтронов за счет сильного взаимодействия и в этом вкладе все симметрии сохраняются. I p f T=-1,P=-1 CP=-1 P=-1,CP=+1 C=P=T=+1

9 Заключение Обычно дискретные симметрии обсуждаются в физике фундаментальных взаимодействий, где наибольший интерес имеет нарушение CP. Природа этого нарушения не ясна и, соответственно, нет теории, объясняющей это явление. Интерференция хорошо известных спин зависимых взаимодейтствий, а именно: сильного, слабого и взаимодействие с магнитным полем всегда приводит к определенному типу нарушенной симметрии. Обсуждаемое в этой работе многообразие интерференций с нарушенной той или иной симметрией не имеет фундаментального значения, а только является следствием неунитарности операции обращения времени и свойств матриц Паули. Однако, описанные интерференционные явления необходимо оценивать и учитывать при экспериментальном исследовании таких слабых эффектов, как несохранение четности в ядрах и атомах, измерениях ЭДМ нейтрона и поисках Т- неинвариантного взаимодействия в физике низких энергий.