宇称不守恒定律是什么意思

宇称不守恒定律是现代物理学中的一个基本定律。它描述了某些系统在反演操作下宇称的变换不是守恒的，也就是说，它们在左右对称性和/或前后对称性方面没有保持不变。本文将探讨宇称不守恒定律的含义、发现以及其对现代物理学的影响。

宇称对称性

在研究物理学中，宇称通常指的是物理系统的左右对称性。比如，对于平衡的不受扰动的圆盘，其可以通过将其沿着某个垂线切割成两半，然后在垂直平面上将两半旋转180度，使得左侧在垂直平面上的像部分可以重合于圆盘右侧，反之亦然。

如果这个操作不会改变物理系统的性质，我们就称这个系统具有左右对称性或者宇称对称性。

然而，并不是所有的物理系统都具有宇称对称性。比如，当我们看到一只手写字的时候，我们能够轻松地判断出这个系统不具有宇称对称性。

因为我们无法在不改变物理系统的性质的情况下，将左侧的手像部分重合于右侧的部分。

宇称不守恒

在1956年，中国物理学家杨振宁和美国物理学家李政道发现，某些物理系统在进行反演操作后发生“翻转”，即它们的宇称不守恒。具体而言，如果一个物理系统具有宇称对称性，那么它应该在反演操作下具有相同的物理性质。

但是，一些基本粒子的弱相互作用使得这个对称性不再被保持。这个发现掀起了一场物理学的革命。事实上，这个发现为杨振宁和李政道赢得了诺贝尔物理学奖。

宇称不守恒的具体例子

宇称不守恒的一些例子可以见于自然科学的一些分支领域，这些领域包括：

核物理学

核物理学是研究原子核的物理学，宇称不守恒的现象在核物理学中尤其明显。实际上，杨振宁和李政道的发现正是在核物理学的研究中完成的。

他们认为当反演操作作用于某个核子时，这个核子不仅失去了它的位置和动量信息，它的自旋也会发生翻转。

高能物理学

与核物理学类似，高能物理学是研究基本粒子的物理学。 宇称不守恒的现象在高能物理学中得到了广泛的研究。

例如，在著名的克隆-高斯-瓦匹的实验中，研究者证明了对称性不再存在，并发现了其显示的一些有趣的性质。

化学

此外，在化学领域中，宇称不守恒的现象也得到了广泛的研究。例如，碳原子和硅原子具有宇称对称性，但位于分子中的碳和硅原子却显示出了明显的不对称性。这种不对称性可以被用来研究斯特林化学中的原子位置和电荷密度。

影响

杨振宁和李政道的发现震惊了物理学界，因为它表明理解我们所处的自然环境可能涉及更多的简单原则和概念。

他们的发现意味着深刻的对称性原则，如左右对称和前后对称不再是自然界的普遍属性。这一结果的后果是，在物理学理解自然规则的方式上，需要更为复杂的数学和物理模型。

宇称不守恒性质的发现对于现代物理学产生了深远的影响。 此外，这个结果还推动了更广泛的研究活动，比如探索宇宙的性质和组织等等。

总结

宇称不守恒定律的发现打破了物理学中对称性的概念。这个基本的发现为我们提供了理解自然环境的更新和更深刻的进路。

它指出了我们需要以一种积极批判的方式审视我们现有的理解，并通过建立更复杂、更具概括性的数学和物理模型来更好地描述现有证据和可能的结构。