Четность, закон сохранения четности и его нарушения.

Закон сохранение четности: если изолированная физическая система в момент времени t = 0 имела определенную четность, то система сохраняет свою четность во все последующие моменты времени. При переходах из одного состояния в другое четность сохраняется в процессах, обусловленных сильными (с участием ядерных сил) и электромагнитными взаимодействиями. В противоположность этому в результате слабого взаимодействия (см. §3.5) четность системы не сохраняется.

Инверсия, или просранственное отражение, есть изменение направления (знаков) всех трех пространственных осей координат:

(1.8.1)

определяет плотность вероятности найти микрочастицу в фиксированный момент времени в данной точке пространства. Очевидно, что плотность вероятности не должна зависеть от того, в какой системе координат – правовинтовой (x, y, z) или левовинтовой (-x, -y, -z) выполняются наблюдения:

;

(1.8.3)

или в сферической системе координат:

(1.8.4)

для зеркально симметричного процесса абсолютная величина ψ-функции не изменяется

(1.8.5)

В общем случае операция инверсии ведет к умножению ψ-функции на некоторое число Р:

(1.8.6)

Применим к выражению (1.8.6) операцию инверсии еще раз:

(1.8.7)

Полученная таким образом функция P² должна совпадать с первоначальной функцией . Следовательно устанавливаем, что Р² = 1, а Р = ± 1. Величина Р (parity – четность) называется четностью. Таким образом, операция инверсии либо оставляет функцию неизменной, либо изменяет знак функции на обратный:

(1.8.8)

Поведение функции при инверсии координат, зависит от внутренних свойств частицы, описываемой этой функцией. Каждая частица с ненулевой массой покоя обладает особым свойством, которое называется внутренней (или собственной) четностью. Если Р = +1, то говорят, что частица имеет положительную внутреннюю четность. Если же Р = -1, то частица имеет отрицательную внутреннюю четность. Внутренняя четность протона, нейтрона и электрона принимается положительной, т.е. для них Р = +1.

Частицы могут совершать орбитальное движение, характеризуемое квантовыми числами l, и обладать орбитальной четностью (‑1)^l. Поэтому полная четность микрочастицы с внутренней четностью Р равна Р(‑1)^l.

Полная четность П системы, состоящей из k частиц определяется произведением полных четностей отдельных частиц:

(1.8.9)