Language
Country/Area
No result found
كسر قواعد الزمان والمكان؟ إمكانية وتحدي انتهاك تماثل CPT!
التاريخ
ظهرت نظرية CPT لأول مرة في عام 1951، عندما حاول جوليان شفينجر إثبات العلاقة بين الدوران والإحصاء. في عام 1954، قدم جيرارد لوديرز وفولفغانغ باولي دليلاً أكثر وضوحًا، ويُطلق على النظرية أحيانًا اسم نظرية لوديرز-باولي. وفي وقت لاحق، أثبت جون ستيوارت بيل أيضًا هذه النظرية بشكل مستقل.تعتمد هذه البراهين على مبادئ ثبات لورنتز والمحلية في تفاعلات المجال الكمومي.
ومع إجراء الأبحاث في أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، اكتشف الباحثون أن انتهاك تماثل P في التفاعلات الضعيفة ظهر تدريجياً. وفي الوقت نفسه، تحدث أيضًا انتهاكات موثوقة لتماثل C. على الرغم من الاعتقاد السائد في وقت ما أن تماثل CP محفوظ، فقد كشفت الأبحاث في ستينيات القرن العشرين أن هذا الاعتقاد كان خاطئًا، كما وجد أن تماثل T قد تم انتهاكه بناءً على ثبات CPT.
اشتقاق نظرية CPT
تتضمن عملية استنباط نظرية CPT فهم رفع لورنتز، والذي يمكن اعتباره عملية تدوير محور الزمن إلى المحور Z. إذا كانت معامل الدوران عددًا حقيقيًا، فإن الدوران بمقدار 180 درجة سيؤدي إلى عكس اتجاه الوقت واتجاه Z. مثل هذه التغيرات هي انعكاس للمساحة لأي بعد من أبعاد الفضاء.باستخدام نظرية فاينمان-ستوكلبيرج، يمكننا أن نفكر في الجسيمات المضادة باعتبارها نظيراتها التي تعمل في الزمن المعاكس.
يتطلب هذا التفسير استمرارية تحليلية طفيفة ولا يمكن تعريفه جيدًا إلا إذا كانت الافتراضات التالية صحيحة: النظرية ثابتة لورنتز، والفراغ ثابت لورنتز، والطاقة محدودة إلى الأسفل. عندما تتوفر هذه الظروف، يمكن توسيع نظرية الكم لتشمل نظرية إقليدس. بسبب علاقة التبديل بين عامل هاميلتونيان ومولد لورنتز، يتم ضمان أن ثبات لورنتز يعادل ثبات الدوران، لذلك يمكن تدوير أي حالة بمقدار 180 درجة. يمكن استخدام هذه الحقيقة لإثبات نظرية إحصائيات الدوران.
العواقب والتداعيات
إن أهمية تماثل CPT تكمن في أن "مرآة" كوننا سوف تكون متطابقة تمامًا من حيث القوانين الفيزيائية، أي أن معلومات موقع جميع الأجسام سوف يتم ترتيبها من خلال الانعكاس في أي نقطة، وسوف يتم عكس كل الزخم، وسيتم استبدال كل المادة بالمادة المضادة.
تحويل CPT يحول الكون إلى "صورة معكوسة" والعكس صحيح.
لذلك، يعتبر تماثل CPT سمة أساسية لقوانين الفيزياء. وللحفاظ على هذا التناظر، فإن كسر تناظر أي مكونين (مثل CP) يجب أن يتوافق مع كسر مكون ثالث (مثل T). ورياضيا، هذان هما الشيء نفسه. يُطلق على انتهاك تناسق T في كثير من الأحيان اسم انتهاك CP. ومن الجدير بالذكر أنه يمكن تعميم نظرية CPT للنظر في مجموعات المسامير في ظل ظروف معينة. في عام 2002، أظهر أوسكار جرينبيرج أنه تحت افتراضات معقولة، فإن انتهاك CPT يعني انتهاكًا لتناظر لورنتز.
يتم التنبؤ بالظواهر المرتبطة بانتهاك CPT من خلال بعض نماذج نظرية الأوتار الفائقة وبعض نماذج نظريات المجال الكمومي خارج الجسيمات النقطية. يعتقد بعض العلماء أن الأبعاد المدمجة مثل حجم الكون قد تؤدي أيضًا إلى انتهاكات لنظرية CPT، في حين أن النظريات غير الوحدوية، مثل الثقوب السوداء، التي تنتهك الوحدوية، قد تنتهك أيضًا نظرية CPT. ومن الجدير بالذكر أن الحقول ذات الدوران اللانهائي قد تنتهك تماثل CPT. ولم تسفر معظم التجارب التي أجريت على انتهاك لورنتز حتى الآن عن نتائج إيجابية، وفي عام 2011 أجرى كوستيلتسكي وراسل تحليلاً إحصائياً مفصلاً لهذه النتيجة.
مع المزيد من الاستكشاف لتناظر CPT وانتهاكه، قد نتمكن من الكشف عن أسرار أعمق في الكون. ولكن في هذه العملية، كيف سيتحدى العلم الأفكار والمواقف التقليدية؟
