Теорема СРТ

Теоре́ма СРТ

(СРТ-теорема)

теорема квантовой теории поля (См. Квантовая теория поля), согласно которой уравнения теории инвариантны относительно СРТ-преобразования, то есть не меняют своего вида, если одновременно провести три преобразования: Зарядовое сопряжение С (замена частиц античастицами (См. Античастицы)), пространственную инверсию (См. Пространственная инверсия) (зеркальное отражение) Р (замена координат r на — r) и Обращение времени Т (замена времени t на — t). Т. СРТ была сформулирована и доказана в работах немецкого физика Г. Людерса (1952— 1954) и швейцарского физика В. Паули (1955). Она вытекает из основных принципов квантовой теории поля. Если в природе происходит некоторый процесс, то в силу Т. СРТ с той же вероятностью в ней может происходить и процесс, в котором частицы заменены соответствующими античастицами, проекции их Спинов имеют противоположный знак, а начальные и конечные состояния процесса поменялись местами.

Из Т. СРТ, в частности, следует, что массы и времена жизни частицы и античастицы равны; электрические заряды и магнитные моменты частицы и античастицы отличаются только знаком; взаимодействие частицы и античастицы с гравитационным полем одинаково (нет «антигравитации»); в тех случаях, когда взаимодействие частиц в конечном состоянии пренебрежимо мало, энергетические спектры и угловые распределения продуктов распадов для частиц и античастиц одинаковы, а проекции спинов противоположны.

На опыте ни одного случая нарушения Т. СРТ не обнаружено. Точность, с которой проверено равенство масс частицы и античастицы для — и -мезонов составляет примерно 10^-15, что на 10 порядков превышает лучшую точность, достигнутую для масс других частиц: ~ 10^-5 для электрона (е^-) и позитрона (е⁺), ~ 10^-4 для мюонов μ^- и μ⁺, ~10^-3 для К^- и К⁺ -мезонов. Равенство времён жизни частиц и античастиц проверено с точностью, не превышающей 10^–3, а равенство магнитных моментов — с точностью ~ 10^-6 для μ^- и μ⁺ и ~ 10^-5 для е^- и е⁺. Точность сравнения спектров и поляризации в распадах частиц и античастиц, по-видимому, не превышает 10^-2.

До 1956 существовала уверенность, в том, что законы природы симметричны (одинаковы) относительно каждого из преобразований С, Р и Т в отдельности. Открытие в 1956 нарушений Р- и С-инвариантности, так же, как и открытие в 1964 нарушения СР-инвариантности (см. Комбинированная инверсия), почти не затронуло теоретический аппарат физики, который оказался способным включить в себя эти открытия естественным образом, без нарушения фундаментальных принципов теории. В отличие от нарушения Р-, С- и СР-инвариантности, нарушение СРТ-инвариантности, если бы оно было обнаружено на опыте, повлекло бы за собой изменения основ квантовой теории поля. Нарушение Т. СРТ «разорвало» бы связь между частицами и античастицами. В рамках традиционной квантовой теории поля основания Т. СРТ (релятивистская инвариантность, локальность взаимодействия, связь спина и статистики и др.) таковы, что пока не видно, как можно было бы пожертвовать хотя бы одним из них, не изменив радикально всю теорию. В не меньшей степени это справедливо и в отношении аксиоматической квантовой теории поля. Тем интереснее представляются экспериментальные поиски эффектов проявления СРТ -неинвариантности.

Лит.: Лапидус Л. И., Следствия СРТ-инварнантностп и эксперимент, «Успехи физических наук», 1968, т. 95, в. 4; Файнберг В. Я., Теоретические основы СРГ-инвариантности, там же, в. 3.

Л. Б. Окунь.