CP bozulması

CP bozulması, parçacık fiziğinde, yük
eşlenimi (C) ve pariteye (P) ilişkin birleşik
korunum yasalarının, atom çekirdeğinin
bozunmasına neden olan zayıf çekirdek
etkileşimleriyle geçersiz duruma gelmesi.
Yük eşlenimi (konjügasyon), bir temel
parçacığın yükünün işaretini değiştiren matematiksel
bir işlemdir. Yük eşlenimi, her
yüklü parçacık için zıt yüklü bir karşıt
parçacık ya da karşıt madde bulunduğu
anlamına gelir. Elektriksel olarak nötr olan
bir parçacığın karşıt parçacığı, nötr pion
(pi mezonu) örneğinde olduğu gibi bu
parçacıkla ^ özdeş ya da karşıt nötron (antinötron)
örneğinde olduğu gibi bundan ayn
olabilir. Uzay evirtimi ya da parite (eşlem),
bir parçacığın ya da parçacık sisteminin uzay
koordinatlanmn bir aynadan yansırcasına
tersine çevrilmesidir; yani, x, y ve z gibi uzay
koordinatlarının sırasıyla -x,-y~ ve -z
203 CP bozulması
olmasıdır. Daha somut bir ifadeyle parkenin
korunumu, bir atom çekirdeğinin bozunum
ürünlerini yukanya olduğu sıklıkta
aşağıya, sağa olduğu sıklıkta sola fırlatması
olgusu dikkate alındığında, sağ ile solun ve
üst ile altın birbirinden ayırt edilemeyeceği
anlamına gelir.
Uzunca bir dönem, yük eşlenimi ve paritenin,
elektromagnetik, güçlü ve zayıf etkileşimlere
ilişkin temel süreçlerin tam bakışımlan
(simetri) olduğu varsayıldı. Aynı şeyin,
hareketin zaman içinde tersine çevrilmesi
anlamına gelen zaman tersinimi (T) için de
geçerli olduğuna inanıldı. Zaman çevresindeki
değişmezlik, fizik yasalanna göre, olanaklı
bir hareketin tersi olan hareketin de
aynı yasalara göre olanaklı olduğu anlamına
gelir. 1950’lerin ortalanndan başlayarak
gerçekleştirilen bir dizi buluş, C, P, ve T’nin
korunumuna ilişkin varsayımlarda da
önemli değişikliklerin yapılmasına yol açtı.
Yüklü kaonların (K mezon) bozunuma
uğrayarak iki ya da üç piona dönüştüğünün
ve böylece paritenin korunumu yasasının
geçersiz duruma geldiğinin görülmesi üzerine,
Çin asıllı ABD’li kuramsal fizikçiler
Chen Ning Yan ve Tsung-Dao Lee paritenin
deneysel temellerini araştırmaya giriştiler.
1956’da zayıf etkileşimlerde paritenin
değişmezliğini destekleyecek herhangi bir
kanıtın bulunmadığını gösterdiler. Ertesi yıl
gerçekleştirilen deneyler, zayıf etkileşimli
beta bozunumunda paritenin bozulduğunu
kesin bir biçimde açığa çıkardı. Üstelik bu
bozunum sürecinde, yük eşlenimi bakışımının
da bozulduğu belirlendi. Öte yandan,
zayıf etkileşimlerde yük eşlenimi ve paritenin
korunumu yasalarının ayn ayn geçersiz
kaldığının anlaşılması üzerine, doğanın bakışımını
birleşik bir CP ilişkisiyle kurmaya
yönelik t)ir kuramın geliştirilmesine yol açtı.
Fizikçiler, CP’nin değişmez olması durumunda,
T zaman tersiniminin de değişmez
kalması gerekeceğini düşünüyorlardı. Ama
1964’te gerçekleştirilen yeni deneyler, üç
piona ayrılacağı sanılan nötr kaonlann bir
zaman kesirinde bozunarak yalnızca iki
piona dönüştüğünü ve böylece CP bakışımının
bozulduğunu gösterdi. CP bozulması,
uzun yıllardan beri kabul edilen CPT teoreminin
geçerli olması koşuluyla, T’nin korunumunun
olmadığı anlamına geliyordu. Kuvantum
alanlar kuramının(*) temel ilkelerinden
birini oluşturan bu teoremde, yük
eşlenimi, parite ve zaman tersinimi birlikte
uygulanır. Birleşik halde bu bakışımlar,
bütün temel etkileşim türlerinin tam bir
bakışımım oluştururlar.
CP bozulmasının doyurucu bir açıklaması
henüz ortaya konmuş değildir. Bu etkinin
büyüklüğü yalnızca binde iki oranında olduğundan,
bu olguyu açıklamak amacıyla
“aşırızayıf” kuvvet olarak adlandırılan yeni
bir kuvvetin varlığını öngören bir kuram
geliştirildi. Zayıf çekirdek kuvvetinden çok
daha zayıf olan bu kuvvetin yalnızca kaon
sisteminde ya da yüklü bileşenler arasındaki
ayrılmanın ortalama büyüklüğünü ve yönü:
nü ölçen, nötronun elektriksel çiftkutup
momentinde gözlenebileceği kabul edilir.
Kobayaşi-Maskava modeli olarak adlandınlan
bir başka kuram ise, CP bozulmasının
nedenini, kuvarklar arasındaki zayıf kuvvette
görülen bazı kuvantum mekanik etkilerle
açıklar