ЗАРЯ́ДОВОЕ СОПРЯЖЕ́НИЕ

ЗАРЯ́ДОВОЕ СОПРЯЖЕ́НИЕ ($C$-пре­об­ра­зо­ва­ние), опе­ра­ция за­ме­ны час­ти­цы на со­от­вет­ст­вую­щую ан­ти­час­ти­цу. З. с. ме­ня­ет зна­ки лю­бых ад­ди­тив­ных кван­то­вых чи­сел, при­су­щих час­ти­це, та­ких как элек­трич. за­ряд $Q$, ба­ри­он­ное $B$ и леп­тон­ное $L$ чис­ла, стран­ность $S$ и др., но ос­тав­ля­ет не­из­мен­ны­ми её спин, им­пульс­ные и ко­ор­ди­нат­ные ха­рак­те­ри­сти­ки. По­ня­тие З. с. сфор­ми­ро­ва­лось в кон. 1920-х – нач. 1930-х гг. в ра­бо­тах П. Ди­ра­ка, нем. учё­ных Г. Вей­ля, П. Йор­да­на и др. З. с. как опе­ра­ция сим­мет­рии впер­вые бы­ла пред­ло­же­на, по-ви­ди­мо­му, ни­дерл. учё­ным Х. Кра­мер­сом в 1937.

Все из­вест­ные про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие за счёт элек­тро­маг­нит­но­го и силь­но­го взаи­мо­дей­ст­вий, ин­ва­ри­ант­ны по от­но­ше­нию к опе­ра­ции З. с. Сле­до­ва­тель­но, в этих взаи­мо­дей­ст­ви­ях ве­ро­ят­но­сти про­цес­сов с уча­сти­ем к.-л. час­тиц рав­ны ве­ро­ят­но­стям про­цес­сов с уча­сти­ем со­от­вет­ст­вую­щих ан­ти­час­тиц. В про­цес­сах, обу­слов­лен­ных сла­бым взаи­мо­дей­ст­ви­ем, ин­ва­ри­ант­ность от­но­си­тель­но З. с. на­ру­ша­ет­ся. Это ста­ло яс­но в ре­зуль­та­те опы­тов амер. фи­зи­ка Ц. Ву (1956–57) по об­на­ру­же­нию не­со­хра­не­ния про­стран­ст­вен­ной чёт­но­сти ($P$-чёт­но­сти) и ра­бот Л. Д. Лан­дау, Ч. Ян­га и А. Са­ла­ма (1957), пред­ло­жив­ших ин­ва­ри­ант­ность от­но­си­тель­но ком­би­ни­ро­ван­ной ин­вер­сии ($CP$-пре­об­ра­зо­ва­ния). Так, на­блю­дае­мое в при­ро­де пра­во­по­ля­ри­зо­ван­ное ан­ти­ней­три­но с $L = –1$ по­лу­ча­ет­ся из ней­три­но имен­но при $CP$-пре­об­ра­зо­ва­нии, а при опе­ра­ции З. с. на­блю­дае­мое ле­во­по­ля­ри­зо­ван­ное ней­три­но с $L = 1$ пе­ре­хо­дит в не­на­блю­дае­мое ле­во­по­ля­ри­зо­ван­ное со­стоя­ние с $L = –1$. В 1964 вы­яс­ни­лось, что при рас­па­дах ней­траль­ных $K$-ме­зо­нов ин­ва­ри­ант­ность от­но­си­тель­но $CP$-пре­об­ра­зо­ва­ния на­ру­ша­ет­ся. Впо­след­ст­вии этот эф­фект был об­на­ру­жен так­же в ос­цил­ля­ци­ях ней­траль­ных $K$- и $B$-ме­зо­нов. В 1954–57 В. Пау­ли и нем. фи­зик Г. Лю­дерс до­каза­ли фун­да­мен­таль­ную $CPT$-тео­ре­му, ут­вер­ждаю­щую, что З. с. ($C$-пре­об­ра­зова­ние), об­ра­ще­ние вре­ме­ни ($T$-пре­об­ра­зо­ва­ние), про­стран­ст­вен­ная ин­вер­сия ($P$-пре­об­ра­зо­ва­ние) – три дис­крет­ные сим­мет­рии, от­но­си­тель­но ко­то­рых од­но­вре­мен­но долж­на быть ин­ва­ри­ант­на лю­бая фи­зическая тео­рия (см. Тео­ре­ма CPT).

Совр. тео­рия эле­мен­тар­ных час­тиц и взаи­мо­дей­ст­вий – стан­дарт­ная мо­дель – по­строе­на та­ким об­ра­зом, что её со­став­ные час­ти – кван­то­вая хро­мо­ди­на­ми­ка и элек­тро­ди­на­ми­ка, опи­сы­ваю­щие со­от­вет­ст­вен­но силь­ное и элек­тро­маг­нит­ное взаи­мо­дей­ст­вия, – ин­ва­ри­ант­ны от­но­ситель­но З. с. Сла­бые взаи­мо­дей­ст­вия в стан­дарт­ной мо­де­ли уст­рое­ны так, что по­ля ле­во- и пра­во­по­ля­ри­зо­ван­ных фер­мио­нов по-раз­но­му взаи­мо­дей­ст­ву­ют с пе­ре­нос­чи­ка­ми сла­бых взаи­мо­дей­ст­вий $W $- и $Z$-бо­зо­на­ми, на­ру­шая по от­дель­но­сти $C$- и $P$-ин­ва­ри­ант­ность, что и на­блю­да­ет­ся в при­ро­де.