نظرية CPT

نظرية CPT (نظرية انحفاظ الشحنة ، والتكافؤ ، والزمن Charge, Parity, Time-Invariance؛ المعروفة أيضًا باسم انحفاظ القوانين الفيزيائية ) هو قانون فيزيائي أساسي تم إنشاؤه في عام 1954 من قبل جيرهارت لودرس ، وأصبح ساريا في عام 1955 من قبل فولفغانغ باولي . والنظرية تقول أن كل عملية تنتج عن عملية أخرى ممكنة عن طريق تبادل المادة بالمادة المضادة وانعكاس إضافي للفضاء وكذلك عكس اتجاه الزمن يمكن أن تسير أيضا وفقًا لقوانين الفيزياء - بالتالي فهي ممكنة.

تعد صحة نظرية CPT خاصية أساسية لنظرية المجال الكمومي .

 تحول الـشحنة والتكافؤ والزمن CPT 
يتم إجراء تحويل CPT عن طريق إجراء التحويلات الثلاثة المنفصلة التالية بالتسلسل:

 تحول الشحنة C: استبدال كل جسيم بواسطة جسيمه المضاد والعكس بالعكس. هذا يغير الشحنة . لذلك ، يُطلق على هذا التحول أيضًا اسم اقتران الشحنة .
 تحويل التكافؤ P: وهو عكس جميع الإحداثيات المكانية الثلاثة لجميع الجسيمات المشتركة والهياكل المعنية. يسمى هذا التحول انعكاس الفضاء أو تحول التكافؤ. إنه (في الحالة الثلاثية الأبعاد) مطابق للانعكاس الطبيعي (انعكاس على المرآة) ، حيث يتم عكس إحداثي مكاني واحد فقط ، ودوران إضافي بمقدار 180 درجة حول محور الإحداثيات هذا.
 تحويل الزمن T: وهو عكس إحداثيات الزمن لجميع الجسيمات المشتركة في تفاعل ما والهياكل المعنية Struktures، بحيث تتم العملية أيضا في وقت عكسي. يسمى هذا التحول بانعكاس الزمن .

 الثبات فيما يتعلق بالتحولات الفردية 
تظل قوانين الفيزياء ، التي تصف العمليات التي تشارك فيها الجاذبية والتفاعل الكهرومغناطيسي فقط ، دون تغيير (تظل ثابتة أو منحفظة ) في كل من التحولات الثلاثة الموصوفة. هذا هو الحال بشكل خاص مع جميع عمليات الفيزياء اليومية.  أي أن لكل عملية هناك أيضا :

 الشحنة معكوسة ،
 الصورة معكوسة،
 الزمن معكوس

وكذلك جميع مجموعاتها تكون ممكنة.

ومع ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالتفاعل الضعيف ، لم يعد هذا هو الحال. على سبيل المثال ، في فيزياء الجسيمات الأولية ، تكون العمليات ممكنة التي لا تتوافق صور المرآة مع قوانين الفيزياء. في هذه الحالة ، يتحدث المرء عن انتهاك لتماثل المرآة ، وهو ما يسمى بانتهاك التكافؤ P. ينتهك التفاعل الضعيف أيضًا التناظر فيما يتعلق بانعكاس الشحنة C والتماثل فيما يتعلق بانعكاس الزمن T. إذا تم انتهاك أحد هذه التماثلات ، فسيكون الجمع بين الاثنين الآخرين كذلك. على سبيل المثال ، في التفاعل الضعيف ، بسبب انتهاك التناظر الزمني ، يتم أيضًا انتهاك تناظر CP ، والذي يتوافق مع التطبيق المشترك لعكس الشحنة وانعكاس محاور الفضاء.

لم يتم بعد توضيح قاطع ما إذا كان يمكن انتهاك هذه التناظرات الفردية في العمليات التي تنطوي على تفاعل قوي . حتى الآن ، ومع ذلك ، لا يوجد دليل تجريبي على ذلك.

 الأساسيات 
على الرغم من انتهاك الثوابت في التحولات المنفصلة P و CP في الفيزياء ، تنص نظرية CPT على أن الفيزياء ثابتة في التطبيق المشترك لجميع التحولات الثلاثة.

أظهر Wolfgang Pauli أن كل نظرية تكون CPT ثابتة تلبي الافتراضات التالية:

 الثبات فيما يتعلق بتحولات لورنتز (في الواقع ثابتة في ظل تحول بوانكاريه المتعامد) ،
 السببية
 المكان
 هاميلتوني تحت الحدود بحيث تتوجد حالة ميكانيكية كمومية للفراغ .

 التحقق التجريبي 
تم تأكيد نظرية CPT تجريبيًا في نطاق الدقة التي يمكن تحقيقها اليوم.P. Bloch: CPT invariance tests in neutral kaon decay. CERN, Juni 2006. (PDF; 0,2 MB; Particle Data Group über CPT-Tests mit Kaonen, englisch).  ومع ذلك ، هناك نظريات تتنبأ بحدوث انتهاك لنظرية CPT تحت هذا الحد من الدقة ، على سبيل المثال  بعض نظريات الجاذبية الكمية - أو نظريات الأوتار Don Colladay, Alan Kostelecky: CPT Violation and the Standard Model. In: Physical Review D. Band 55, 1996, S. 6760–6774,  (englisch). J. Bernabeu, N. E. Mavromatos, J. Papavassiliou: Novel type of CPT violation for correlated EPR states. In: Physical Review Letters. Band 92, 2004, 131601,  (englisch).  التجارب الجديدة ، مثل تلك التي تجري في معجل دارمشتات للجسيمات FAIR أو الجارية في CERN ، Rainer Scharf: CPT-Test mit antiprotonischem Helium. In: pro-physik.de. 2. März 2007. Kjeld Eikema: The Antihydrogen Project: The CPT theorem and antimatter. Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ), 20. März 2000 (englisch, einführender Text zu CPT-Experimenten mit Anti-Wasserstoff).  يجب أن تتمعن في صحة هذه النظريات بمزيد من الفحص.

قد يؤدي انتهاك نظرية ثبات CPT أيضًا إلى انتهاك ثبات لورنتز وبالتالي انتهاك النسبية الخاصة ، O. W. Greenberg: CPT Violation Implies Violation of Lorentz Invariance. In: Physical Review Letters. Band 89, 28. Januar 2002, 231602,  (englisch).  انظر الاختبارات الحديثة لثبات لورنتز .

 انظر ايضا 

 سهم الزمن
 كاون
 تجربة وو

 روابط انترنت 

 موسوعة العلوم والتكنولوجيا: CPT
 مختبر لورنس بيركلي: تناظر CPT 
 ببليوغرافيا مرتبة حسب الموضوع

 المصادر 

تصنيف:تناظر
تصنيف:فيزياء الجسيمات
تصنيف:نظرية الحقل الكمومي