Нарушение T-инвариантности и дипольный момент нейтрона
Как известно, любая разумная физическая теория должна быть СРТ-инвариантна. Из этого следует, что в распадах
-мезона должна нарушаться не только
но и Т-инвариантность. И действительно, анализ CP-нечетных распадов
-мезонов указывает на то, что в этих распадах T-обратимость нарушена (нарушение
и сохранение Т дало бы чисто мнимый параметр перехода
и повернуло бы на 90° фазу
).
Кроме распадов
-мезонов, поиски временной необратимости проводились и в ряде других процессов. Наибольший экспериментальный прогресс достигнут в поисках электрического дипольного момента нейтрона
за время, прошедшее после открытия распада
верхняя граница для
опустилась более чем на четыре порядка. Обычно
записывают в виде произведения элементарного электрического заряда
на плечо I:
В настоящее время установлено, что
см. Это примерно на 10 порядков меньше, чем аналогичное «плечо» в магнитном моменте нейтрона.
Почему
означало бы нарушение не только
но и Т-инвариантности? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним, как ведут себя различные физические величины при зеркальном отражении Р, и обращении времени Т:
(Определяя эти знаки, удобно пользоваться соотношениями
)
Как магнитный
так и электрический
дипольные моменты частиц должны быть направлены по спину частиц, поскольку спин является, единственной ориентируемой величиной, характеризующей частицу. Следовательно,
Мы видим теперь, что взаимодействие магнитного диполя с магнитным полем
и Т-инвариантно, а взаимодействие электрического диполя с электрическим полем
и Т-неинвариантно.
Какова ожидаемая величина
? Если единственным источником нарушения CP-инвариантности является сверхслабое взаимодействие
где
неизмеримо мало:
см. Такая оценка основана на том, что наряду со сверхслабым взаимодействием в
должен в этом случае дать вклад и второй порядок слабого взаимодействия, чтобы обеспечить
несохранение
-четности), так что
где
— масса порядка 1 ГэВ.
Кажется, однако, крайне маловероятным, чтобы сверхслабое взаимодействие, если оно существует, имело бы только одну компоненту с
До сих пор наблюдалась закономерность: чем слабее взаимодействие, тем больше различных запретов оно нарушает. Так что вполне естественно ожидать, что сверхслабое взаимодействие, наряду с компонентой
содержит также Р-нечетную и СР-нечетную компоненту с
. В этом случае
см. Если CP-инвариантность нарушается за счет комплексных коэффициентов в матрице девяти заряженных токов (см. гл. 15), то
см. Наибольшее ожидаемое значение
, близкое к существующему экспериментальному пределу, дают модели, в которых CP-инвариантность нарушается во взаимодействии нескольких хиггсовых бозонов.