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In [[fisica]] la '''simmetria CP''' è una [[simmetria (fisica)|simmetria]] quasi esatta delle [[legge fisica|leggi di natura]] sotto l'effetto dello scambio trasimultaneo di [[particella (fisica)|particelle]] econ le corrispondenti [[antiparticella|antiparticelle]], la cosiddetta ''([[Simmetria C|coniugazione di carica (C)]]'',) e ldell'inversione delle coordinate spaziali o ''([[Parità (fisica)|paritàSimmetria P]]'' (P). In pratica un sistema o un [[fenomeno]] fisico esibisce simmetria CP quando effettuando entrambi i summenzionati scambi si ottiene ancora un sistema o un fenomeno osservato in Natura: questaQuesta simmetria è considerata più fondamentale delle singole C e P, che risultano essere grossolanamente violate in tutti i fenomeni fisici dovuti all'[[interazione debole]].
== Descrizione ==
AUn titolo[[Sistema difisico|sistema]] o un [[fenomeno]] fisico esibisce la simmetria CP quando effettuando i summenzionati scambi si ottiene ancora un sistema o un fenomeno osservato in Natura. Per esempio un [[neutrino]] esiste in natura, (in ottima approssimazione), con un'unica direzione possibile per il proprio [[spin]]:. sottoSotto effetto delladello scambio con la sua [[antiparticella]], o coniugazione di carica, si otterrebbe un anti-neutrino con la stessa direzione di spin, che in natura non esiste; analogamente, sotto effetto dell'operazione di parità, si otterrebbe un neutrino con direzione relativa opposta dello [[spin]], anch'esso non osservato in natura;. effettuandoEffettuando entrambe le operazioni, si ha un anti-neutrino con spin invertito, che effettivamenteè esisteuna particella reale.
== Violazioni della simmetria ==
Quando la simmetria CP non è rispettata si parla di '''violazione''' della simmetria CP, o in breve di '''violazione di CP'''; si tratta della più piccola violazione di una simmetria fisica nota in natura, e come tale rappresenta uno dei campi di ricerca più attivi nella [[fisica delle particelle elementari]]. La possibilità della violazione CP è prevista dalla teoria dell'[[interazione elettrodebole]] grazie alla presenza di una fase complessa nella [[matrice CKM]]; condizione necessaria per la comparsa di questa fase è la presenza di almeno tre generazioni di [[Quark (particella)|quark]]. Anche la teoria delle [[interazione forte|interazioni forti]], la [[cromodinamica quantistica]], ammette la violazione della simmetria CP, ma, contrariamente al caso dell'interazione debole, non vi è in tale ambito alcuna evidenza sperimentale della violazione. Ciò costituisce il cosiddetto [[problema della CP forte]].
La violazione della simmetria CP, in una forma cosiddetta indiretta, è stata riscontrata per la prima volta nel 1964 presso il laboratorio statunitense di [[Brookhaven National Laboratory|Brookhaven]] in esperimenti su processi che coinvolgono il [[kaone]] neutro,
La teoria dell'[[interazione elettrodebole]] prevede la possibilità di violazione CP grazie alla presenza di una fase complessa nella [[matrice CKM]]; condizione necessaria per la comparsa di tale fase, e quindi della violazione CP, è la presenza di almeno tre generazioni di [[Quark (particella)|quark]].
che hanno fruttato il [[premio Nobel per la fisica]] del 1980 a [[James Cronin]] e [[Val Fitch]]. A conclusione di trentennali campagne di ricerca, una seconda manifestazione della violazione della simmetria CP sempre riguardante i [[kaone|kaoni]], la cosiddetta violazione diretta, è stata annunciata nel 2001 da esperimenti svolti presso il [[CERN]] di [[Ginevra]] e il [[Fermilab]] negli USA: questa scoperta ha provato che la violazione di CP è un fenomeno universale nei processi dovuti alle interazioni deboli. Nel 2002 la violazione CP è stata ulteriormente dimostrata dagli esperimenti [[Esperimento BaBar|BaBaR]], condotti da una collaborazione internazionale di varie centinaia di scienziati presso l'[[acceleratore di particelle|acceleratore]] lineare di particelle di [[Stanford (California)|Stanford]] in [[California]], e dall'[[Esperimento Belle]], analogo progetto presso l'acceleratore di KEK a [[Tsukuba]], in [[Giappone]]. Se la simmetria CP fosse esatta, il tasso di decadimento del [[mesone]] B e della sua anti-particella sarebbero identici in ogni stato finale, mentre i suddetti esperimenti hanno dimostrato il contrario. I risultati sono definitivi e sono stati desunti dall'analisi dei risultati di molti milioni di eventi.<ref>{{en}} {{Cita pubblicazione|autore=The Belle Collaboration|anno=2008|mese=marzo|titolo=Difference in direct charge-parity violation between charged and neutral B meson decays|rivista=Nature|volume=452|numero=7185|pp=332-335|doi=10.1038/nature06827|
url=https://www.nature.com/nature/journal/v452/n7185/full/nature06827.html}}</ref><ref>{{en}} {{Cita pubblicazione|autore=Michael E. Peskin|anno=2008|mese=marzo|titolo=Particle physics: Song of the electroweak penguin|rivista=Nature|volume=452|numero=7185| paginepp=293-294|doi=10.1038/452293a| ▼
url=https://www.nature.com/nature/journal/v452/n7185/full/452293a.html}}</ref>Nel 2019 è stata dimostrata la violazione CP anche in esperimenti riguardanti i mesoni D neutri<ref>{{Cita web|url=https://home.infn.it/it/comunicazione/comunicati-stampa/3476-asimmetria-materia-antimateria-osservata-per-la-prima-volta-la-violazione-di-cp-nelle-particelle-charm|titolo=ASIMMETRIA MATERIA-ANTIMATERIA: OSSERVATA PER LA PRIMA VOLTA LA VIOLAZIONE DI CP NELLE PARTICELLE CHARM|autore=varaschin|sito=home.infn.it|lingua=it-it|accesso=2021-02-07|dataarchivio=7 novembre 2020|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20201107223808/https://home.infn.it/it/comunicazione/comunicati-stampa/3476-asimmetria-materia-antimateria-osservata-per-la-prima-volta-la-violazione-di-cp-nelle-particelle-charm|urlmorto=sì}}</ref>.
La violazione della simmetria CP è di fondamentale importanza perché dimostra che nelle leggi di Natura esiste una seppur piccola asimmetria tra [[materia (fisica)|materia]] e [[antimateria]]. Questa asimmetria avrebbe determinato la prevalenza della prima sulla seconda dando luogo all'[[asimmetria barionica]] e fornendo la spiegazione che tutto l'[[universo osservabile]] consiste di particelle e non di anti-particelle. Se la simmetria fosse stata perfetta l'[[annichilazione]] completa fra materia e antimateria avrebbe impedito la formazione dell'universo attuale.
Non vi è invece alcuna evidenza sperimentale di violazione della simmetria CP nelle [[interazione forte|interazioni forti]], ovvero nella [[cromodinamica quantistica]]. Il cosiddetto '''problema della CP forte''' è costituito dal perché tale violazione, pur permessa dalla teoria, sia di fatto estremamente piccola o nulla.
L'asimmetria materia-antimateria che può scaturire a seguito di una violazione della simmetria CP nei [[Quark (particella)|quark]], combinata con altri necessari fenomeni quali la violazione del [[numero barionico]] e la condizione che il processo avvenga in non-equilibrio termodinamico, potrebbe però non essere sufficiente a spiegare l'asimmetria reale osservata oggi. È stato proposto che una violazione della simmetria CP nei [[Leptone|leptoni]] potrebbe spiegare l'attuale disparità materia-antimateria attraverso un processo chiamato [[leptogenesi]]<ref>Fukugita, M. & Yanagida, T. Baryogenesis without grand unification. Phys. Lett. B 174, 45–47 (1986)</ref>. La violazione nei leptoni è stata evidenziata per la prima volta nel 2020 dal gruppo T2K ("Tokai to Kamioka”), che utilizzando l’osservatore di neutrini Super-Kamiokande ha osservato un'asimmetria CP tra le [[Oscillazione del neutrino|oscillazioni]] dei [[Neutrino|neutrini]] e [[Antineutrino|antineutrini]]. Misurazioni future con set di dati più grandi potrebbero verificare se la violazione di CP leptonica è maggiore della violazione di CP nei quark.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=K.|cognome=Abe|data=2020-04|titolo=Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations|rivista=Nature|volume=580|numero=7803|pp=339-344|lingua=en|accesso=2020-04-17|doi=10.1038/s41586-020-2177-0|url=https://www.nature.com/articles/s41586-020-2177-0|nome2=R.|cognome2=Akutsu|nome3=A.|cognome3=Ali}}</ref> Contemporaneamente, sono in corso diversi programmi sperimentali che hanno come scopo la ricerca di anti-particelle primordiali nell'universo.
Esiste anche una [[simmetria CPT]] ove T indica l'inversione temporale, di natura ancora più generale della simmetria CP, e della quale finora non è mai stata messa in evidenza alcuna violazione, risultando una delle simmetrie fondamentali della Natura.
== Note ==
Per molto tempo la simmetria CP è stata considerata una simmetria esatta della natura, ma la sua violazione (in una forma cosiddetta '''indiretta''') è stata riscontrata nei processi che coinvolgono il [[kaone]] neutro in esperimenti condotti nel [[1964]] presso il laboratorio statunitense di [[Brookhaven National Laboratory|Brookhaven]], che hanno fruttato il [[premio Nobel]] del 1980 per la fisica a [[James Cronin]] e [[Val Fitch]].
A conclusione di trentennali campagne di ricerca, una seconda manifestazione della rottura della simmetria CP, sempre riguardante i [[kaone|kaoni]], (la cosiddetta violazione '''diretta''') è stata annunciata nel 2001 da esperimenti svolti presso il [[CERN]] di [[Ginevra]] e il [[Fermilab]] negli USA: questa scoperta ha provato che la violazione di CP è un fenomeno universale nei processi dovuti alle interazioni deboli.
Nel 2002 la violazione CP è stata ulteriormente dimostrata dagli esperimenti [[Esperimento BaBar|BaBaR]], condotto da una collaborazione internazionale di varie centinaia di scienziati presso l'[[acceleratore di particelle|acceleratore]] lineare di particelle di [[Stanford]], [[California]], e [[Esperimento Belle|Belle]], analogo progetto presso l'acceleratore di KEK, [[Tsukuba]], in [[Giappone]].
Se la simmetria CP fosse esattamente valida, il tasso di decadimento del [[mesone]] B e della sua anti-particella sarebbero identici in ogni stato finale, mentre i suddetti esperimenti hanno dimostrato che non è così. I risultati sono definitivi e sono stati desunti dall'analisi dei risultati di molti milioni di eventi<ref>{{en}} {{Cita pubblicazione|autore=The Belle Collaboration|anno=2008|mese=marzo|titolo=Difference in direct charge-parity violation between charged and neutral B meson decays|rivista=Nature|volume=452|numero=7185|pagine=332-335|doi=10.1038/nature06827|
url=http://www.nature.com/nature/journal/v452/n7185/full/nature06827.html}}</ref>
▲<ref>{{en}} {{Cita pubblicazione|autore=Michael E. Peskin|anno=2008|mese=marzo|titolo=Particle physics: Song of the electroweak penguin|rivista=Nature|volume=452|numero=7185|pagine=293-294|doi=10.1038/452293a|
url=http://www.nature.com/nature/journal/v452/n7185/full/452293a.html}}</ref>
Agli esperimenti su citati hanno contribuito in modo determinante fisici italiani di varie Università, grazie ai finanziamenti dell'[[Istituto Nazionale di Fisica Nucleare]].
La rottura della simmetria CP è di fondamentale importanza perché dimostra che nelle leggi di Natura esiste una seppur piccola '''asimmetria''' tra la [[materia (fisica)|materia]] e l'[[antimateria]]. Questa asimmetria ha determinato la prevalenza della prima sulla seconda, ed è per questo che oggi tutto l'[[universo]] osservato consiste di particelle e non di anti-particelle. Se la simmetria fosse stata perfetta per ogni particella originata nel [[Big Bang]] si sarebbe avuta un'anti-particella, che avrebbe [[annichilazione|annichilato]] la prima trasformandosi in [[energia]] pura, senza poter dare origine all'universo che conosciamo (anche se tuttavia, l'asimmetria materia-antimateria che può scaturire a seguito di una rottura della simmetria CP, combinata insieme con altri necessari fenomeni, quali la violazione del [[numero barionico]] e la condizione che il processo avvenga in non-equilibrio termodinamico, potrebbe non essere sufficiente a spiegare l'asimmetria reale osservata oggi). Diversi programmi sperimentali hanno come scopo la ricerca di anti-particelle primordiali nell'universo.
== Bibliografia ==
*{{Cita libro|autore=Sozzi, M.S.|titolo=Discrete symmetries and CP violation|editore=Oxford University Press|anno=2008|isbn=978-0-19-929666-8}}
*{{Cita libro | autore=SozziGriffiths, M.SDavid J. | titolo=DiscreteIntroduction symmetriesto andElementary CPParticles violation| url=https://archive.org/details/introductiontoel0000grif_o7r4 | editore=OxfordWiley, UniversityJohn & Sons, Inc Press| anno=20081987 |id isbn=ISBN 978-0-19471-92966660386-84 }}
*{{Cita libro | autore=Griffiths, DavidR. JF. |Streater titolo=Introductionand toA. ElementaryS. ParticlesWightman | editoretitolo=WileyPCT, Johnspin &statistics Sons,and Incall that| annoeditore=1987Benjamin/Cummings | idanno=ISBN1964 | isbn=0-471691-6038607062-48}}
*{{Cita libro | autore= R. F. Streater and A. S. Wightman | titolo=PCT, spin statistics and all that| editore=Benjamin/Cummings | anno=1964 | id=ISBN 0-691-07062-8}}
== Collegamenti esterni ==
* [http://www.arxiv.org/abs/hep-ph/9712475] I. Bigi, ''CP violation, an essential mystery in Nature's grand design''. Invited lecture given at the XXV ITEP Winterschoold of Physics, February 18-27, 1997, Moscow, Russia, at 'Frontiers in Contemporary Physics', May 11-16, 1997, Vanderbilt University, Nashville, USA, and at the International School of Physics 'Enrico Fermi', CXXXVII Course 'Heavy Flavour Physics: A Probe of Nature's Grand Design', Varenna, Italy, July 8-18, 1997. hep-ph/9803479. ▼* [http://www.slac.stanford.edu/BFROOT/ Official BaBar Website] ▼* [http://belle.kek.jp/ Official Belle Website] ▼* [http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/05/2.html Charge, Parity, and Time Reversal (CPT) Symmetry]
* [http://pdg.lbl.gov/2004/reviews/cpt_s011254.pdf Particle data group on CPT] ▼
== Voci correlate ==
*[[Interazioni fondamentali]]
*[[Legge di conservazione]]
*[[Particella (fisica)|Lista delle particelle]]
*[[Simmetria (fisica)]]
*[[Asimmetria barionica]]
*[[Simmetria CPT]]
*[[Simmetria C]]
== NoteCollegamenti esterni ==
▲* [ httphttps:// www.arxiv.org/abs/hep-ph/9712475] I. Bigi, ''CP violation, an essential mystery in Nature's grand design''. Invited lecture given at the XXV ITEP Winterschoold of Physics, February 18-27, 1997, Moscow, Russia, at 'Frontiers in Contemporary Physics', May 11-16, 1997, Vanderbilt University, Nashville, USA, and at the International School of Physics 'Enrico Fermi', CXXXVII Course 'Heavy Flavour Physics: A Probe of Nature's Grand Design', Varenna, Italy, July 8-18, 1997. hep-ph/9803479.
▲* [{{cita web|http://www.slac.stanford.edu/BFROOT/ |Official BaBar Website ]}}
▲* [{{cita web|http://belle.kek.jp/ |Official Belle Website ]}}
* {{cita web | 1 = https://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/05/2.html | 2 = Charge, Parity, and Time Reversal (CPT) Symmetry | accesso = 4 maggio 2019 | dataarchivio = 6 ottobre 2018 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20181006202340/http://www2.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/05/2.html | urlmorto = sì }}
▲* [{{cita web|http://pdg.lbl.gov/2004/reviews/cpt_s011254.pdf |Particle data group on CPT ]}}
{{portale|Fisica}}
[[Categoria:Simmetria]]
[[Categoria:Leggi di conservazione]]
[[Categoria:Interazioni fondamentali]]
[[Categoria:Particelle elementari]]
[[ar:خرق تناظر الشحنة السوية]]
[[ca:Violació CP]]
[[de:CP-Verletzung]]
[[en:CP violation]]
[[es:Violación CP]]
[[fa:نقض سیپی]]
[[fi:CP-rikko]]
[[fr:Symétrie CP]]
[[he:שבירת סימטריית CP]]
[[hu:CP-szimmetria]]
[[ja:CP対称性の破れ]]
[[ko:CP 위반]]
[[nl:CP-symmetrie]]
[[pt:Simetria CP]]
[[ru:Нарушение CP-инвариантности]]
[[simple:CP violation]]
[[sl:Simetrija CP]]
[[sv:CP-brott]]
[[uk:CP-інваріантність]]
[[zh:CP破壞]]
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