Simmetria CPT: differenze tra le versioni

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La simmetria CPT implica che un'immagine speculare del nostro universo come riflessa da uno specchio immaginario, con tutti gli oggetti aventi momenti e posizioni opposte (corrispondente all'inversione della parità), con tutta la materia sostituita da [[antimateria]] (corrispondente all'inversione della carica) e il tempo che scorre all'indietro, evolverà esattamente come il nostro universo. In ogni istante i due universi risultano identici e l'inversione CPT può trasformare l'uno nell'altro.

==Storia==

Il teorema CPT fu introdotto per la prima volta, implicitamente, nel lavoro di [[Julian Schwinger]] del 1951 per dimostrare la [[Teorema spin-statistica|connessione tra spin e statistica]].<ref>

{{Cite journal

|last = Schwinger |first = Julian

|date = 1951

|title =The Theory of Quantized Fields I

|journal=[[Physical Review]]

|volume=82 |issue=6 |pages = 914–927

|bibcode = 1951PhRv...82..914S

|doi = 10.1103/PhysRev.82.914

}}</ref> Nel 1954, [[Gerhart Lüders]] e [[Wolfgang Pauli]] ricavarono delle dimostrazioni più esplicite,<ref name=luders>

{{cite journal

|last=Lüders |first=G.

|year=1954

|title=On the Equivalence of Invariance under Time Reversal and under Particle-Antiparticle Conjugation for Relativistic Field Theories

|journal=[[Kongelige Danske Videnskabernes Selskab, Matematisk-Fysiske Meddelelser]]

|volume=28 |issue=5 |pages=1–17

}}</ref><ref name=one>

{{cite book

|editor1-last=Pauli |editor1-first=W.

|editor2-last=Rosenfelf |editor2-first=L.

|editor3-last=Weisskopf |editor3-first=V.

|title=Niels Bohr and the Development of Physics

|publisher=[[McGraw-Hill]]

|year=1955

|lccn=56040984

}}</ref> perciò questo teorema è talvolta detto teorema di Lüders-Pauli. Più o meno nello stesso periodo, indipendentemente, questo teorema fu dimostrato anche da [[John Stewart Bell]].<ref>{{cite book |last=Whitaker |first=Andrew |title=John Stuart Bell and Twentieth-Century Physics |year=2016 |isbn=978-0198742999 |publisher=[[Oxford University Press]] |url=https://books.google.com/books?id=tDtRDAAAQBAJ&q=bell+luders+pauli+theorem&pg=PT186 }}</ref> Queste dimostrazioni sono basate sul principio dell'[[invarianza di Lorentz]] e sul [[principio di località]] nell'interazione dei campi quantistici. Successivamente, [[Res Jost]] diede una dimostrazione più generale nell'ambito della [[teoria quantistica dei campi assiomatica]].

Gli sforzi durante i tardi anni 1950 rivelarono la violazione della [[simmetria P]] in fenomeni che comportano l'[[interazione debole]], e ci sono anche state violazioni della [[simmetria C]]. Per un breve periodo, si pensava che la simmetria CP fosse la simmetria conservata da tutti i fenomeni fisici, ma fu trovata falsa anche questa, e ciò implicava, per l'invarianza CPT, anche le violazioni della [[Simmetria temporale|simmetria T]].

<!-- ==Derivazione del teorema CPT==

Si consideri un [[Trasformazione di Lorentz|boost di Lorentz]] in una direzione fissata ''z''. Questo può essere interpretata come una rotazione dell'asse temporale attorno all'asse z, con un parametro di rotazione immaginario. Se questo parametro fosse [[Numero reale|reale]], sarebbe possibile per una rotazione di 180° invertire la direzioni del tempo e di ''z''. Invertire la direzione di un asse è una riflessione di spazio in un numero qualsiasi di dimensioni. Se lo spazio ha 3 dimensioni, è equivalente a riflettere tutte le coordinate, perché un'aggiuntiva rotazione di 180° nel piano ''x-y'' potrebbe essere inclusa.

Questo definisce una trasformazione CPT se si adotta l'interpretazione di Feynman-Stueckelberg delle antiparticelle (le antiparticelle equivalgono alle corrispondenti particelle che viaggiano indietro nel tempo). Questa interpretazione richiede un leggero [[prolungamento analitico]], che è ben definito solo sotto le assunzioni seguenti:

#la teoria è invariante di Lorentz;

#il vuoto è invariante di Lorentz;

#l'energia è limitata inferiormente.

Quando valgono queste assunzioni, la teoria quantistica si può estendere a una teoria euclidea, definita trasfdefined by translating all the operators to imaginary time using the [[Hamiltonian (quantum mechanics)|Hamiltonian]]. The [[commutation relation]]s of the Hamiltonian, and the [[Poincaré group|Lorentz generator]]s, guarantee that [[Lorentz invariance]] implies [[rotational invariance]], so that any state can be rotated by 180 degrees.

Since a sequence of two CPT reflections is equivalent to a 360-degree rotation, [[fermion]]s change by a sign under two CPT reflections, while [[boson]]s do not. This fact can be used to prove the [[spin-statistics theorem]].

==La violazione delle simmetrie C, P e T==

Nel 1957 fu individuata la possibilità di violazione della [[Parità|simmetria di parità]] ad opera di alcuni fenomeni che coinvolgono i campi di [[interazione debole]] e vi sono dati certi della violazione anche della [[Simmetria C|simmetria di carica]] e di tempo. Per un breve periodo si pensò che la [[simmetria CP]] potesse essere conservata in tutti i fenomeni fisici, ma nel 1964 fu dimostrato il contrario. -->

==Studi sulla simmetria CPT==