The rise and fall of Parity

1952: « Nature doesn’t make left-right distinction » Hermann Weyl, Symmetry, Wiley (1952)

Summer 1956: « We have NO expérim evidence that Weak Interactions do preserve parity . Let’s test this ! »

CN Yang & TD Lee, Phys Rev.104,254 (1956)

15 jan 1957: « A complete chapter of physics has been destroyed ». Isidor Rabi to NYTimes

1954-1956: the - puzzle

1956: C.S.Wu !! Phys.Rev.105(1957)1413

cristal CaF2

carbone asymétrique(L

.Pasteur)

diatomée (algue unicell.)

V(x)

0 a

deutéron

L’opérateur Parité en MQ ordinaire

1/r ½ kx2

a/2-a/2

Gaz d’e-

(2D)

!

[H;O]=0

L’expérience d’Oersted (1820)…

…le cauchemar d’ E.Mach !

« Comment l’aiguille aimantéepeut-elle faire son choix entre droite et gauche ?»

Attention aux symétries apparentes !

Quelle est l’image-miroir d’un B ???

1) Utilisation classique: B est aux plans de sym. () et aux plans d’anti-sym.

2) Recherche de ()B: donc:

et:

càd:

Conclusion:Vect.polaire: j’ = j - jVecteur axial:B’ = -B + B

()

Solution:

()

Conforme à B’=-B + B

(x,y)(-x,y)

! ! !

()

L’Opération Inversion d’Espace

r -r

v -v

L, S, M +L, S, M

B +B

Vecteurs polaires: changent de signeVecteurs axiaux: inchangés

IE

Attention !

(Inversion d’Espace) = ()xy suivie de (R)180/z

() réalise (x,y,z) (x,y,-z) (R) réalise ensuite (x,y,-z) (-x,-y,-z)

z

Invar. par (R) : conservation de la grandeur physique JInvar. par (I.E.): conserv. de la grandeur physique P

z

On représente souvent IE par une simple sym. miroir () (car la Nature est invariante sous les rotations)

(Ex d’utilisation: on démontre la polarisation naturelle du baryon dans la réaction +p K°+ °)

()

K+

Signatures du chargé (Cecil F. Powell, Nobel 1950)

puis

e + 2

« Puzzle »

Notion de parité intrinsèque d’une particule

•En Théo des Champs, une particule = un opérateur de chp •Rappel: Transform.canoniques des opérateurs (en MQ):

A’=TAT-1 (« similitude ») si ’>=T >

•Donc P=ei.(-1)N pour l’opérateur Parité: ’ =P P-1

• Parité intrinsèque du vide: +1

• Classification des mésons (spin entier):

Spin 0: 0+ = Scalaire0- = Pseudo-scal.

Spin 1: 1+ = Vecteur1- = Axial-vecteur

Scal.

Vect.

Détermination de la Parité du méson

« Puzzle »: les modes K+ 3 et 2 ont même masse etmême durée de vie, mais PAS la même parité intrinsèque!Si c’est une seule et même particule, l’Int.faible viole la P…

L’expérience

Le résultat

t (min)2 4 6 8 10 12 14

Brisure du « miroir » P !

(pôles N/Sud absolus !!!)

On peut expliquer L/R aux extraterrestres!

60Co Ni + e + 60

e ee

(T=0.1°K)

ejamaisobservé !

Autre exemple cardinal : - + p1) Mystère des « traces en V» dans les cosmiques: produc. simultanée de partic.étranges

-+p °+K°

S: 0 0 -1 +1B: 0 1 1 0 Quarks (Gell-Mann,1964)

2) Le baryon est produit parInteraction Forte (S conservée)

3) Le se désintègre par Interaction Faible (10-10s, S et.. …. violation de la PARITE)

Topologie intéressante !!

1) Production du °

- Par I.Forte (qui conserve la Parité)- Polarisation naturelle (par opp. à C.S.Wu: pol.par B)

2) Désintégration du °:

p

s

MQ: Système préparé avec S // Oz

P (observer S() ) = ?

° p + -

Q: 0 1 -1s: ½ ½ 0B: 1 1 0P:

Conséquences….

La Nature fonctionne avec une violation de P

Violation MAXIMALE dans le cas du : la Nature ne connaît que les neutrinos « gauches »

Le Modèle Standard des Particules Elémentaires inclut un lagrangien d’Int.Faible qui:

- ne contient QUE des L (et des D)- ne retient d’emblée que les interactions faibles de la forme (1-5)

(PS. Le mystère reste entier…)

Produit P x C !!

Ex: M.C.Escher

Produit P C T

T C

v

S

!!)P

C.P.T = I

1956: P !! espoir: sauver CP ?

1964: CP dans syst. K°-K° !(J.Cronin, V.Fitch : Nobel 1980) espoir: cas isolé ??

2004: CP dans syst. B°-B° !! (BaBar/PEP, Stanford)

T !!! !!!!

espoir: explication Big-Bang?

?

Utilisation de la P : NMR ePR SR !

= 2.2 s