宇宙不守恒定律？？??！

【專家解說】：宇稱不守恒定律是指在弱相互作用中,互為鏡像的物質(zhì)的運動不對稱.由吳健雄用鈷60驗證。 科學(xué)界在1956年前一直認(rèn)為宇稱守恒,也就是說一個粒子的鏡像與其本身性質(zhì)完全相同.1956年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)θ和γ兩種介子的自旋,質(zhì)量,壽命,電荷等完全相同,多數(shù)人認(rèn)為它們是同一種粒子,但θ衰變時產(chǎn)生兩個π介子,γ衰變時產(chǎn)生3個,這又說明它們是不同種粒子. 1956年，李政道和楊振寧在深入細(xì)致地研究了各種因素之后，大膽地斷言：τ和θ是完全相同的同一種粒子(后來被稱為K介子)，但在弱相互作用的環(huán)境中，它們的運動規(guī)律卻不一定完全相同，通俗地說，這兩個相同的粒子如果互相照鏡子的話，它們的衰變方式在鏡子里和鏡子外居然不一樣！用科學(xué)語言來說，“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇稱不守恒的. 在最初，“θ-τ”粒子只是被作為一個特殊例外，人們還是不愿意放棄整體微觀粒子世界的宇稱守恒。此后不久，同為華裔的實驗物理學(xué)家吳健雄用一個巧妙的實驗驗證了“宇稱不守恒”，從此，“宇稱不守恒”才真正被承認(rèn)為一條具有普遍意義的基礎(chǔ)科學(xué)原理。 吳健雄用兩套實驗裝置觀測鈷60的衰變，她在極低溫(0.01K)下用強磁場把一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉(zhuǎn)向左旋，把另一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉(zhuǎn)向右旋，這兩套裝置中的鈷60互為鏡像。實驗結(jié)果表明，這兩套裝置中的鈷60放射出來的電子數(shù)有很大差異，而且電子放射的方向也不能互相對稱。實驗結(jié)果證實了弱相互作用中的宇稱不守恒。 我們可以用一個類似的例子來說明問題。假設(shè)有兩輛互為鏡像的汽車，汽車A的司機坐在左前方座位上，油門踏板在他的右腳附近；而汽車B的司機則坐在右前方座位上，油門踏板在他的左腳附近。現(xiàn)在，汽車A的司機順時針方向開動點火鑰匙，把汽車發(fā)動起來，并用右腳踩油門踏板，使得汽車以一定的速度向前駛?cè)?；汽車B的司機也做完全一樣的動作，只是左右交換一下——他反時針方向開動點火鑰匙，用左腳踩油門踏板，并且使踏板的傾斜程度與A保持一致?，F(xiàn)在，汽車B將會如何運動呢？ 也許大多數(shù)人會認(rèn)為，兩輛汽車應(yīng)該以完全一樣的速度向前行駛。遺憾的是，他們犯了想當(dāng)然的毛病。吳健雄的實驗證明了，在粒子世界里，汽車B將以完全不同的速度行駛，方向也未必一致！——粒子世界就是這樣不可思議地展現(xiàn)了宇稱不守恒。 宇宙源于不守恒 宇稱不守恒的發(fā)現(xiàn)并不是孤立的。 在微觀世界里，基本粒子有三個基本的對稱方式：一個是粒子和反粒子互相對稱，即對于粒子和反粒子，定律是相同的，這被稱為電荷(C)對稱；一個是空間反射對稱，即同一種粒子之間互為鏡像，它們的運動規(guī)律是相同的，這叫宇稱(P)；一個是時間反演對稱，即如果我們顛倒粒子的運動方向，粒子的運動是相同的，這被稱為時間(T)對稱。 這就是說，如果用反粒子代替粒子、把左換成右，以及顛倒時間的流向，那么變換后的物理過程仍遵循同樣的物理定律。 但是，自從宇稱守恒定律被李政道和楊振寧打破后，科學(xué)家很快又發(fā)現(xiàn)，粒子和反粒子的行為并不是完全一樣的！一些科學(xué)家進(jìn)而提出，可能正是由于物理定律存在輕微的不對稱，使粒子的電荷(C)不對稱，導(dǎo)致宇宙大爆炸之初生成的物質(zhì)比反物質(zhì)略多了一點點，大部分物質(zhì)與反物質(zhì)湮滅了，剩余的物質(zhì)才形成了我們今天所認(rèn)識的世界。如果物理定律嚴(yán)格對稱，宇宙連同我們自身就都不會存在了——宇宙大爆炸之后應(yīng)當(dāng)誕生了數(shù)量相同的物質(zhì)和反物質(zhì)，但正反物質(zhì)相遇后就會立即湮滅，那么，星系、地球乃至人類就都沒有機會形成了。 接下來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)連時間本身也不再具有對稱性了！ 可能大多數(shù)人原本就認(rèn)為時光是不可倒流的。日常生活中，時間之箭永遠(yuǎn)只有一個朝向，“逝者如斯”，老人不能變年輕，打碎的花瓶無法復(fù)原，過去與未來的界限涇渭分明。不過，在物理學(xué)家眼中，時間卻一直被視為是可逆轉(zhuǎn)的。比如說一對光子碰撞產(chǎn)生一個電子和一個正電子，而正負(fù)電子相遇則同樣產(chǎn)生一對光子，這兩個過程都符合基本物理學(xué)定律，在時間上是對稱的。如果用攝像機拍下其中一個過程然后播放，觀看者將不能判斷錄像帶是在正向還是逆向播放——從這個意義上說，時間沒有了方向。 然而，1998年年末，物理學(xué)家們卻首次在微觀世界中發(fā)現(xiàn)了違背時間對稱性的事件。歐洲原子能研究中心的科研人員發(fā)現(xiàn)，正負(fù)K介子在轉(zhuǎn)換過程中存在時間上的不對稱性：反K介子轉(zhuǎn)換為K介子的速率要比其逆轉(zhuǎn)過程——即K介子轉(zhuǎn)變?yōu)榉碖介子來得要快。 至此，粒子世界的物理規(guī)律的對稱性全部破碎了，世界從本質(zhì)上被證明了是不完美的、有缺陷的。