P-Verletzung

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Bis 1956 wurde angenommen, dass alle physikalischen Gesetze invariant unter Raumspiegelung seien, d.h. dass das Spiegelbild jedes physikalischen Prozesses auch wieder ein möglicher physikalischer Prozess ist. Unter P-Verletzung versteht man die Verletzung dieser Symmetrieeigenschaft (P für engl. parity = Parität). Sie wurde erfolgreich bei verschiedenen Experimenten nachgewiesen.

[Bearbeiten] Das Experiment von Wu

1956 postulierten Tsung-Dao Lee und Chen Ning Yang, dass die Schwache Wechselwirkung, der der Beta-Zerfall unterliegt, die Spiegelsymmetrie verletzt. Der experimentelle Nachweis gelang im gleichen Jahr Chien-Shiung Wu (Wu-Experiment): Cobalt-60-Kerne wurden bei einer Temperatur von ca. 10 mK magnetisch so ausgerichtet, dass ihre Spins alle in einer Vorzugsrichtung zeigten (z-Richtung). Das betrachtete Cobalt-Isotop zerfällt gemäß der Reaktion

${}^{60}_{27}Co \longrightarrow {}^{60}_{28}Ni + e^- + \bar{\nu_e}.$

Man muss nun die beiden folgenden Szenarien unterscheiden:

Szenario: Der Kernspin zeigt in positiver z-Richtung. Es wird ein Elektron detektiert, das entgegen dieser Spinrichtung emittiert wurde.

Gespiegeltes Szenario: Der Kernspin zeigt nun weiterhin in positive z-Richtung, da es sich um einen Pseudovektor handelt. Es wird ein Elektron detektiert, das in Spinrichtung emittiert wurde.

Wäre die Parität erhalten, wären beide Szenarien gleich wahrscheinlich: es würden genausoviele Elektronen in Richtung des Kernspins wie in Gegenrichtung emittiert werden. Wu stellte jedoch experimentell fest, dass fast alle Elektronen entgegen der Spinrichtung der Kerne emittiert werden.

[Bearbeiten] V–-A-Theorie

Man sagt, die Parität ist maximal verletzt. Das bedeutet, dass die axiale Kopplung genauso groß ist wie die vektorielle Kopplung: $\left|c_V\right|=\left|c_A\right|$