Les physiciens se creusent la cervelle depuis longtemps sur la violation de la parité combinée dans la désintégration de certaines particules. Le physicien théoricien anglais Mark Hadley avance une hypothèse très extravagante expliquant les raisons de ce phénomène: à son avis, on vient de se retrouver au mauvais endroit.
Selon le physicien Mark Hadley, ce sont précisément ces particules et antiparticules (mésons K neutres, mésons B et mésons D) qui sont les plus sensibles au champ intragalactique, dans les désintégrations desquelles même la parité combinée n'est pas conservée.
Jusqu'au milieu du siècle dernier, les théoriciens ont supposé et les expérimentateurs ont garanti qu'absolument toutes les transformations des particules élémentaires sont invariantes par rapport à la symétrie du miroir. Cela signifie que tout processus avec leur participation ne changera pas de la réflexion dans un miroir plat, peu importe comment il est situé dans l'espace, ou, ce qui est le même, du remplacement de la droite par la gauche et de la gauche par la droite. Les physiciens appellent cette conservation par invariance parité. Cela semble évident et naturel, car la distinction entre droite et gauche semble être complètement arbitraire. Des quatre interactions fondamentales - gravitationnelle, électromagnétique, forte et faible - les trois premières obéissent vraiment à la loi de conservation de la parité, et ce, complètement et sans exceptions. Cependant, dans les interactions faibles (par exemple,dans les processus de désintégration bêta des noyaux atomiques), la parité n'est pas conservée. On peut dire que les transformations de particules, contrôlées par une interaction faible, réagissent à la différence entre droite et gauche. Cette caractéristique a été prévue théoriquement en 1956 et a été rapidement confirmée expérimentalement.
Napra … nale … dans
La non-conservation de la parité dans les interactions faibles tombait littéralement sur la tête des physiciens et était perçue comme un paradoxe désagréable. Les théoriciens ont immédiatement suggéré que la symétrie entre la gauche et la droite existe toujours, mais elle ne se manifeste pas comme «frontale» comme on le pensait auparavant. Plusieurs années avant la découverte de la non-conservation de parité, plusieurs physiciens ont émis l'hypothèse que l'image miroir de n'importe quelle particule pourrait être son antiparticule. Cette idée suggérait que la loi de conservation de la parité pourrait être sauvée en exigeant que la réflexion spéculaire soit accompagnée d'une transition vers les antiparticules. Cependant, même cette astuce n'a pas aidé. Déjà en 1964, les chercheurs américains James Cronin et Val Fitch, dans des expériences menées au synchrotron à gradient variable du Brookhaven National Laboratory, ont montréque les mésons K neutres de longue durée se désintègrent avec une faible non-conservation d'une telle parité généralisée (comme disent les physiciens, combinée). Pour cette découverte, ils ont reçu le prix Nobel de physique en 1980. Et en 2001, les expériences BaBar à l'accélérateur linéaire de Stanford (SLAC) et Belle à l'accélérateur de l'Institut japonais pour la haute énergie (KEK) ont prouvé que la parité combinée n'est pas non plus conservée dans les désintégrations des mésons D neutres et des mésons B.que dans les désintégrations des mésons D et B neutres, la parité combinée n'est pas non plus conservée.que dans les désintégrations des mésons D et B neutres, la parité combinée n'est pas non plus conservée.
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L'inversion CP en physique est appelée l'inversion simultanée de la conjugaison de charge (désignée par la lettre C, charge), qui transforme une particule en une antiparticule, et l'inversion de la parité (P, parité), qui reflète la particule, en échangeant «droite» et «gauche». Les interactions fortes et électromagnétiques par rapport à l'inversion CP sont symétriques (comme disent les physiciens, invariantes), mais l'interaction faible ne l'est pas, ce qui est observé dans certains processus de désintégration. En particulier, les kaons neutres (mésons K constitués d'un s-antiquark et d'un quark d ou u) oscillent, c'est-à-dire qu'ils se transforment en antiparticules et vice versa. Les probabilités de transformation dans les sens avant et arrière ne sont pas égales, ce qui indique indirectement la violation de la symétrie CP.
Mauvais endroit
Selon la théorie standard des particules élémentaires, la non-conservation de la parité est une propriété fondamentale des interactions faibles. C'est exactement ce à quoi s'oppose le physicien Mark Hadley de l'Université britannique de Warwick. Il admet que l'interaction faible préserve la parité, mais nous ne le remarquons pas, puisque … nous sommes au mauvais endroit dans l'Univers. La Terre tourne autour du Soleil, qui, avec d'autres étoiles, se déplace autour du centre de notre Galaxie. Les deux mouvements emportent l'espace-temps, déformant ses métriques. Les corrections provoquées par la rotation orbitale de la Terre sont négligeables, ce qui ne peut être dit de la rotation galactique, à laquelle participent des centaines de milliards d'étoiles. Il crée une direction dédiée dans l'espace - la direction même où le vecteur du moment angulaire galactique regarde. L'espace intragalactique n'a donc pas de symétrie miroir, de sorte qu'il n'est pas obligé d'observer la transformation des particules élémentaires.
Hadley pense que l'entraînement de l'espace-temps causé par la rotation de la galaxie crée quelque chose comme un champ de force qui affecte les particules et les antiparticules de différentes manières. Mais l'influence ne se manifeste pas universellement, mais dépend du type de particules et des processus auxquels elles participent. Selon Hadley, le champ intragalactique est le plus fortement ressenti par les particules dont les désintégrations même la parité combinée ne sont pas conservées.
Orienter par galaxie
Il découle de l'hypothèse de Hadley que les résultats des expériences conçues pour tester la conservation de la parité dépendent de l'endroit où ces expériences sont effectuées. Dans une petite galaxie sphérique avec un moment angulaire faible, la parité serait bien mieux préservée que sur Terre, et quelque part dans l'espace lointain vide, aucune réflexion spéculaire ne changerait rien du tout. Dans la même logique, la loi de conservation de la parité éclaterait simplement au niveau des veines proches des étoiles à neutrons en rotation rapide. Tel est le relativisme causé par l'influence des effets gravitationnels sur la transformation des particules élémentaires.
Hadley pense que cet effet peut être testé sur Terre, déjà à l'heure actuelle. Pour ce faire, il faut voir si la nature de la violation de parité ne change pas en fonction de la direction de diffusion des particules par rapport au vecteur de rotation galactique. Hadley admet même que l'analyse des données déjà accumulées dans les expériences sur les accélérateurs suffit pour cela. Et si l'effet est confirmé, il est fort possible que non seulement les coordonnées terrestres, mais aussi galactiques figurent sur les dessins des futurs accélérateurs.
Alexey Levin