物理|宇称为什么不守恒？( 三 )_科学|基本粒子|科普|科技

从二十世纪中叶开始，物理学家在诺特定理的启发和指导下，根据物理系统不同的对称性发现了一个又一个新的物理量，基本粒子物理学由此蓬勃地发展起来，开启了物理学发展的新纪元。以下图表和链接文章给出了部分对称性与守恒量一一对应的关系和理论推导。

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图五：对称量与守恒量之间的一一对应。图片来自文献 [3] 表 1.1第二章：宇称与弱相互作用
我们回到所要讨论的主题：“宇称” 。
我们已经知道它是一种基本粒子的“量子数“ ，那么它的定义到底是什么呢？事实上在基本粒子的研究领域，很多“量子数”都是在诺特定理的启发和指导下找到的守恒量，其中也包括我们要介绍的“宇称” 。

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图六：小孔成像：翻转的世界。图片来自网络上图是我们在中学时期学习过的小孔成像图，它能将已知的图像进行 360 度的大旋转，旋转前后的世界完全倒装翻转，这种将空间位置彻底翻转的变换就是宇称变换，我们姑且称之为“空间翻转变化” 。物理学家发现，基本粒子的物理系统在这样的翻转变换下具有对称性，也就是说，翻转后的世界中具有和翻转前的世界具有相同的物理定律。这当然也是一种对称性，于是根据诺特定律，这样的对称性对应于该系统一种守恒量，物理学家将其命名为宇称。回顾一下第一章所提到的，每一种基本粒子都有宇称，被标记做 π ，它只取 ±1 两个值，具体是正是负可以由实验来确定（小编注：人们为了方便起见，取值 -1 又称为左旋，取值 +1 称为右旋）。
物理学家在发现宇称这一物理量之后，从物理直观上判断，宇称应当在基本粒子的物理系统中保持守恒，因为这些物理系统似乎都应该遵守上述“空间翻转变换”的对称性。但是在 1956年，两位中国物理学家杨振宁与李政道首先在理论上提出，在弱相互作用的基本粒子反应中，宇称可能不守恒。一年后才该猜测被实验证实，杨振宁和李政道的这一工作成就了华人科学家第一次获得了诺贝尔奖，对当代物理学的发展也产生了深远的影响。
宇称不守恒是怎么回事呢？我们首先了解一下这些微观粒子发生相互作用的物理系统。
【物理|宇称为什么不守恒？】在微观世界中，基本粒子（例如质子，电子）之间经常发生碰撞，散射，衰变等粒子反应，在这些反应的前后粒子的种类会发生变化，导致这些粒子反应的而物理机制就是这些粒子之间的相互作用，在我们之前的科普作品中，我们已经介绍了粒子之间的相互作用分为引力，电磁，强，弱四种类型，这些相互作用本质上是不同的基本力，例如引力和电磁力：

物理|宇称为什么不守恒？( 三 )

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