En física , la paridad C o paridad de carga es un número cuántico multiplicativo de algunas partículas que describe su comportamiento bajo la operación de simetría de la conjugación de carga .
Conjugación de carga cambia el signo de todos los cargos cuántica (es decir, aditivos números cuánticos ), incluyendo la carga eléctrica , número de bariones y leptones número , y las cargas de sabor extrañeza , encanto , bottomness , topness y Isospin ( I 3 ). Por el contrario, no afecta la masa , el momento lineal o el giro de una partícula.
Formalismo
Considere una operación que transforma una partícula en su antipartícula ,
Ambos estados deben ser normalizables, de modo que
lo que implica que es unitario,
Actuando sobre la partícula dos veces con el operador,
vemos eso y . Poniendo todo esto junto, vemos que
lo que significa que el operador de conjugación de carga es hermitiano y, por lo tanto, una cantidad físicamente observable.
Autovalores
Para los estados propios de la conjugación de carga,
- .
Al igual que con las transformaciones de paridad , aplicar dos veces debe dejar el estado de la partícula sin cambios,
permitiendo solo valores propios de la denominada paridad C o paridad de carga de la partícula.
Eigenstates
Lo anterior implica que y tienen exactamente las mismas cargas cuánticas, por lo que solo los sistemas verdaderamente neutrales, aquellos en los que todas las cargas cuánticas y el momento magnético son cero, son estados propios de paridad de carga, es decir, los estados ligados al fotón y partícula-antipartícula como el pión neutro, η o el positronio.
Sistemas multipartículas
Para un sistema de partículas libres, la paridad C es el producto de las paridades C para cada partícula.
En un par de mesones ligados hay un componente adicional debido al momento angular orbital. Por ejemplo, en un estado ligado de dos piones , π + π - con un momento angular orbital L , intercambiando π + y π - invierte el vector de posición relativa, que es idéntico a una operación de paridad . En virtud de esta operación, la parte angular de la función de onda espacial contribuye un factor de fase de (-1) L , donde L es el número de impulso cuántico angular asociado con L .
- .
Con un sistema de dos fermiones , aparecen dos factores adicionales: uno proviene de la parte de giro de la función de onda y el segundo del intercambio de un fermión por su antifermión.
Los estados ligados se pueden describir con la notación espectroscópica 2 S +1 L J (ver símbolo de término ), donde S es el número cuántico de espín total, L el número cuántico de momento orbital total y J el número cuántico de momento angular total . Ejemplo: el positronio es un electrón en estado ligado ; el positrón es similar a un átomo de hidrógeno . El parapositronio y el ortopositronio corresponden a los estados 1 S 0 y 3 S 1 .
- Con S = 0 los giros son antiparalelos y con S = 1 son paralelos. Esto da una multiplicidad (2 S +1) de 1 o 3, respectivamente
- El número cuántico de momento angular orbital total es L = 0 (S, en notación espectroscópica)
- El número cuántico de momento angular total es J = 0, 1
- Paridad C η C = (−1) L + S = +1, −1, respectivamente. Dado que se conserva la paridad de carga, la aniquilación de estos estados en fotones ( η C (γ) = −1) debe ser:
1 S 0 → γ + γ 3 S 1 → γ + γ + γ η C : +1 = (−1) × (−1) −1 = (−1) × (−1) × (−1)
Pruebas experimentales de conservación de paridad C
- : El pión neutro, , se observa que se desintegra a dos fotones, γ + γ. Podemos inferir que el pion por lo tanto tiene, pero cada γ adicional introduce un factor de -1 a la paridad C global del pión. La desintegración a 3γ violaría la conservación de la paridad C. Se realizó una búsqueda de esta desintegración [1] utilizando piones creados en la reacción..
- : [2] Decaimiento del mesón Eta .
- aniquilaciones [3]
Referencias
- ^ MacDonough, J .; et al. (1988). "Nuevas búsquedas de la desintegración C -no invariante π 0 → 3γ y la desintegración rara π 0 → 4γ". Physical Review D . 38 (7): 2121–2128. Código Bibliográfico : 1988PhRvD..38.2121M . doi : 10.1103 / PhysRevD.38.2121 . PMID 9959363 .
- ^ Gormley, M .; et al. (1968). "Prueba experimental de invarianza C en η → π + π - π 0 ". Phys. Rev. Lett . 21 (6): 402. Código Bibliográfico : 1968PhRvL..21..402G . doi : 10.1103 / PhysRevLett.21.402 .
- ^ Baltay, C; et al. (1965). "Efecto Mössbauer en K 40 usando un acelerador". Phys. Rev. Lett . 14 (15): 591. Código Bibliográfico : 1965PhRvL..14..591R . doi : 10.1103 / PhysRevLett.14.591 .