хочу разобраться с CPT

[hurt]

Всем доброго времени суток. Скажите пожалуйста верно ли я понимаю принцип действия CPT — фундаментальная симметрия физических законов при преобразованиях, включающих одновременную инверсию зарядового сопряжения, чётности и времени, я не физик но хотелось бы прояснить для себя как это работает и ряд моментов.

Проведем мысленный эксперимент:
1) берем частицу она стремится к распаду, она должна развалится из множества вариантов реализации распада система движется по наиболее оптимальному для энтропии «первому» пути.

2)Но мы перед распадом меняем ей C и P — верно ли я понимаю, что мы получаем античастицу, которая все так же стремится к распаду?

Как я понял путь способа распада для этой измененной частицы будет создан новый, сформируется новая 2ая ветка пути распада частицы, из данного мне объяснения следует, что таким образом происходит компенсирование не измененной Т.

3) В итоге частица распадается согласно этой новой ветке.

4) В результате получаются «осколки» и в этот момент мы меняем для осколков вектор времени запуская его назад(да я знаю, что сейчас это не возможно, но эксперимент мысленный поэтому давайте представим что мы смогли), теперь для осколков CPT будет полностью «правильным», это должно запустить восстановление частицы, т.е. система уже двигается назад во времени, собирая частицу в исходное состояние, но т.к. CPT «уравновешенно» осколки не пойдут обращенным уже пройденным ранее 2 путем — от частицы к античастице и к полному распаду, т.е. осколки уже не будут формировать античастицу они должны образовать начальную частицу.

5) и поэтому система пойдет назад во времени третьей веткой реализации возможности сборки начальной частицы.


Т.е. как я понял для системы могут быть различные варианты развития событий, энтропия как бы направляет систему к наиболее «быстрому и прямому» из них. НО при обратном движении из осколков т.к. CPT сбалансирован собирается уже не сначала античастица а лишь потом исходная частица, а собирается сразу исходную частица.


Ребят если я что-то написал криво или смешное прошу не ругаться я не физик но очень хочу разобраться в этом вопросе. И так -верно ли я описал что будет происходить в такой ситуации?

[Ende]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: в теме нет ничего дискуссионного.

[hurt]

кажется понял свою ошибку CPT теорема предполагает, что все элементы C P и T должны меняться одновременно тогда получается, что последовательность действий описанных в моем эксперименте не верна, верно?

[pppppppo_98]

CPT - сииметрия , этоодновременная инверсия простраства, разворачивание время вспять, и замена частиц на античастицы. Согласно теоремы КТП - это операция приведет к миру который не будет неоличим от нашего... (все промежуточные варианты приводит к мирам отличного от нашего)

[hurt]

pppppppo_98 про миры отличные от нашего это очень интересное замечание. Можете ли вы помочь ответив на вопрос допустим у нас есть частица ее "наблюдает" наблюдатель, меняем у этой частицы все C, P и T , что увидит наблюдатель после изменения? что для него произойдет с этой античастицей?

[realeugene]

pppppppo_98 в сообщении #1706433 писал(а):

Согласно теоремы КТП - это операция приведет к миру который не будет неоличим от нашего... (все промежуточные варианты приводит к мирам отличного от нашего)

Про мир в целом - это очень сильное утверждение. Коллапс всё же этой теореме не подчиняется и необратим. В ММИ нет коллапса, но там и прямых миров невообразимо много, так что удвоение их количества ни на что не влияет.

[Cos(x-pi/2)]

hurt

СРТ - это понятие из квантовой теории поля (КТП) и из физики элементарных частиц; чтобы в этом разбираться, надо сначала изучить квантовую механику. Если Вы не физик, то непонятно, каким образом Вы хотите разобраться в СРТ, и вообще: что у Вас означает слово "разобраться" применительно к этой сложной теме.

В КТП "СРТ-теорема" помогает строить приемлемые модели полей и их взаимодействий (частицы рассматриваются как кванты полей); она помогает выводить математические соотношения между различными так называемыми "матричными элементами", через которые выражаются так называемые "амплитуды вероятности" реакций - это комплексные величины.

Через квадрат модуля амплитуды вероятности вычисляется теоретически предсказываемая вероятность конкретной реакции между конкретными частицами. А экспериментаторы находят оценку для такой вероятности, наблюдая, как часто или редко интересующая реакция реализуется в опыте. Тем самым предсказания теоретической модели сравниваются с экспериментом, и затем делаются выводы, хороша ли модель, и как её развивать дальше.

Чтобы получить хоть какое-то представление о том, как о СРТ говорят профессиональные физики, можно посмотреть старые статьи в УФН, например 1960-х годов, - тогда эта тема начала активно обсуждаться, и авторы старались писать подробно и не очень сложным языком. Пример:

"Следствия СРТ-инвариантности и эксперимент" (1968)
https://ufn.ru/ru/articles/1968/8/d/

Перед изучением этой темы надо разобраться отдельно с преобразованиями С, Р и Т, и ознакомиться с экспериментами, в которых проявляется нарушение Р-инвариантности, а также (и это уже более сложный сюжет) - нарушение СР-инвариантности.

Каждая частица характеризуется своим зарядом (и даже разными сортами зарядов), спином, массой, а также импульсом и энергией. Для понимания экспериментов надо уяснить себе, как эти характеристики кванта поля преобразуются при С, Р и Т. При изучении КТП надо выяснить ещё и то, как преобразуются сами полевые величины, операторы поля; они бывают скалярные, псевдоскалярные, векторные, спинорные, биспинорные.

Если же вместо обсуждения амплитуд вероятностей реакций между частицами говорить о квантовых частицах как о воображаемых классически движущихся шариках, то это будет уже не настоящая физика, а игра в "испорченный телефон". Например, спин частицы это чисто квантово-механическое понятие, оно не сводится к наглядной классической картине. Но в "испорченном телефоне" придётся, в противоречии с квантовой механикой, представлять себе спин в виде классического вращения шарика вокруг своей оси, и описывать его классическим "псевдовектором спина" $\vec{s}.$

Можно, конечно, так попробовать; и посмотреть, получится ли "научная популяризация". Но Вам придётся самому напрягать свою мысль; знания никто никому в голову копировать, как файлы на флешку, не умеет. Вот, для начала попробуйте ответить на такой вопрос: как изменится показанное ниже на рисунке состояние движения шарика при операции Р (подсказка: Р это 3-мерная пространственная инверсия; любая точка с радиус-вектором $\vec{r}$ переходит в точку с радиус-вектором $(-\vec{r}),$ можно представлять себе инверсию как отражение в плоскости $(x,y)$ с последующим поворотом на $180^{\circ}$ вокруг оси $z):$

[hurt]

Cos(x-pi/2) благодарю за развернутый ответ давайте я сначала отвечу на ваш вопрос
Вот, для начала попробуйте ответить на такой вопрос: как изменится показанное ниже на рисунке состояние движения шарика при операции Р

получается что если сейчас шарик находится в позиции x=1 y =1 тогда инверсия P должна привести его на x=-1 y =-1 с последующим поворотом на $180 градусов по оси z , но что-то мне подсказывает что все эти операции произойдут одновременно. Если вектор импульс указывает на движение , значит он так же должен меняться на противоположный. На картинке так же изображен спин, который не является характеристикой указывающей на направление частицы или ее расположение в 3хмерных координатах, тогда он никак не изменится, более того смена P не предполагает смену спина.



понимаете все что вы написали это действительно соответствует истине, но позвольте я не много сокращу этот путь в понимании.

По итогу я пришел к следующему пониманию с учетом того, что математический аппарат КТП действительно учитывает однонаправленное время, а CPT содержит Т которое является по сути математической операцией: замена времени t на −t (обращение направления времени), и при этом CPT вроде как является следствием КТП , тогда получается в итоге полная бессмыслица.
Теорема CPT говорит о том, что все теории и формулы описывающие что-то в рамках КТП должны быть симметричны даже во времени, но базовая модель КТП уже не симметрична. И тогда следуя этой логике получается либо Т это мат уловка, либо разработчики CPT просто поленились с описанием изменения программы поведения частицы на уровне квантового поля- ведь в итоге в рамках нашей вселенной именно к этому и сводится изменение Т - к изменению поведения частицы.
А потом до меня дошло что CPT является универсальной по отношение КТП , симметрия должна соблюдаться, но в рамках нашей вселенной где время имеет один вектор движения, происходят компенсационные механизмы симметрии Т.
Т.е. CPT является каркасом для КТП, но с учетом того что мы исследуем лишь одну , а именно нашу вселенную, CPT является одновременно следствием КТП. Теперь я все верно понимаю?

Из этого следует что первоначальный мысленный опыт заданный в начале топика, имеет грубые нарушения и поэтому не имеет смысла с позиции КТП.

[Ende]

hurt
Чтобы процитировать нужный фрагмент сообщения, выделите его мышкой и нажмите кнопку "Вставка" под этим сообщением. (Именно под этим, иначе припишете цитату не тому человеку).

[Someone]

hurt в сообщении #1706616 писал(а):

получается что если сейчас шарик находится в позиции x=1 y =1 тогда инверсия P должна привести его на x=-1 y =-1 с последующим поворотом на $180$ градусов по оси z , но что-то мне подсказывает что все эти операции произойдут одновременно.

Нет. Пространственная инверсия означает, что на $-1$ умножаются все $3$ координаты. Без дополнительных поворотов. Разница состоит в том, что при инверсии двух координат ориентация не меняется, и поворот на $180^{\circ}$ ликвидирует результат инверсии, а при инверсии трёх координат объект превращается в своего зеркального двойника, и никакими поворотами это не исправить.

[amon]

hurt в сообщении #1706382 писал(а):

развалится из множества вариантов реализации распада система движется по наиболее оптимальному для энтропии «первому» пути.

Энтропия, и вообще стат. физика к обсуждаемой теме отношения не имеет.

hurt в сообщении #1706616 писал(а):

По итогу я пришел к следующему пониманию с учетом того, что математический аппарат КТП действительно учитывает однонаправленное время

T-инвариантность на языке обычной механики означает, что если тело за время $t_0$ перешло из точки $r_0,$ в которой оно имело скорость $v_0,$ в точку $r_1$ со скоростью $v_1$ в этой точке по некоторой траектории, то если взять такое же тело, поставить его в точку $r_1,$ и придать ему скорость $-v_1,$ то оно по той же траектории придет в точку $r_0$ и будет иметь там скорость $-v_0.$ На языке квантовой механики инвариантность к обращения времени означает, что вероятности процессов, связанных формальной заменой $t\to -t$ одинаковы. Все это можно проверить экспериментально. Эксперимент показывает, что по-отдельности $P,$ $C$ и $T$-инвариантности нарушаются, а $CPT$ - нет.

[hurt]

Someone в сообщении #1706620 писал(а):

Нет. Пространственная инверсия означает, что на $-1$ умножаются все $3$ координаты. Без дополнительных поворотов. Разница состоит в том, что при инверсии двух координат ориентация не меняется, и поворот на $180^{\circ}$ ликвидирует результат инверсии, а при инверсии трёх координат объект превращается в своего зеркального двойника, и никакими поворотами это не исправить.

Someone
уточните пожалуйста, а как это согласуется с подсказкой Cos(x-pi/2)

Cos(x-pi/2) в сообщении #1706583 писал(а):

(подсказка: Р это 3-мерная пространственная инверсия; любая точка с радиус-вектором $\vec{r}$ переходит в точку с радиус-вектором $(-\vec{r}),$ можно представлять себе инверсию как отражение в плоскости $(x,y)$ с последующим поворотом на $180^{\circ}$ вокруг оси $z):$

[Cos(x-pi/2)]

hurt
Запомним этот правильный ответ (вывод его у Вас требует исправлений, но пока на этом не задерживаюсь): под действием Р спин $\vec{s}$ не меняется, а импульс $\vec{p}$ заменяется на $(-\vec{p}).$ Это дальше будет важно в связи с понятием "спиральность" частицы. А то, что после Р шарик придётся нарисовать в другом месте пространства по отношению к неизменным осям $x,y,z,$ - это не будет дальше играть роли; вообще, параллельные переносы и повороты картинки с шариком как целого в 3-мерном пространстве не будут важны для обсуждения С, Р и Т.

В частности, вместо Р можно рассматривать отражение в какой-нибудь плоскости. Будет важно, что $\vec{p}$ и $\vec{s}$ при отражении ведут себя противоположным образом.

Например (можете проверить всё это, нарисовав себе картинки или представив себе зеркальное изображение движущихся и вращающихся шариков), если плоскость отражения выбрать параллельной к $\vec{p},$ то при таком отражении $\vec{p}$ не изменится; если же плоскость отражения параллельна $\vec{s},$ то $\vec{s}$ заменится на $(-\vec{s}).$ Если плоскость отражения перпендикулярна к $\vec{p},$ то $\vec{p}$ заменится на $(-\vec{p}),$ а если плоскость отражения перпендикулярна к $\vec{s},$ то $\vec{s}$ не изменится.

Все нелепые разговоры про якобы

hurt в сообщении #1706616 писал(а):

в рамках нашей вселенной где время имеет один вектор движения, происходят компенсационные механизмы симметрии Т

давайте прекратим (если, конечно, Вы не хотите, чтобы эта тема отправилась в Пургаторий).

План пояснений у меня дальше такой: сначала рассмотрим на таком упрощёном языке (т.е. с классическими изображениями векторов $\vec{p}$ и $\vec{s})$ простейший конкретный пример реакции с элементарными частицами: превращение мезона $\pi^+$ в антимюон $\mu^+$ и мюонное нейтрино $\nu_{\mu}.$ Будем шаг за шагом применять к изображению этой реакции операции Р, С и Т и обсуждать, какие симметрии ("законы сохранения") выполняются, а какие нарушаются в этой реакции слабого взаимодействия.

Вот Вам очередная задачка для размышлений: рассматривая эту реакцию в системе покоя $\pi^+,$ изобразите себе, пожалуйста, зеркальную реакцию, т.е. такую реакцию, которая получилась бы после применения P к каждой частице; и попробуйте ответить на вопрос, почему такая зеркальная реакция в экспериментах никогда не наблюдается.

А я пока тоже подготовлю такой рисунок, для дальнейших пояснений.

-- 21.10.2025, 14:27 --

hurt в сообщении #1706625 писал(а):

уточните пожалуйста, а как это согласуется с подсказкой Cos(x-pi/2)

У меня речь шла о том, что инверсию шарика (и вообще любого тела в 3-мерном пространстве) можно представить как результат двух операций, выполненных в любом порядке (они коммутативны): 1) отражение в плоскости, перпендикулярной оси $z,$ и 2) поворот вокруг оси $z$ на угол $180^{\circ}.$ Любая точка тела с кординатами $x,y,x$ после указанного отражения переходит в точку с координатами $x,y,-z,$ и затем получившаяся точка переходит после указанного поворота в точку с координатами $-x,-y,-z.$ Это и есть инверсия.

[Someone]

hurt в сообщении #1706625 писал(а):

уточните пожалуйста, а как это согласуется с подсказкой Cos(x-pi/2)

Это в точности то же самое.

[hurt]

Cos(x-pi/2)
очень интересно, давайте попробуем
и так мезон $\pi^+$ находится в состоянии покоя, затем распадается на антимюон $\mu^+$ и мюонное нейтрино $\nu_{\mu}.$

и так если мы инвертируем P для мезона $\pi^+$ в состоянии покоя мы получаем что
1 )координаты в пространстве частицы меняют знак или скорее не меняются вообще т.к. она в покое
2) импульс частицы меняется на противоположный с 0 на 0 т.е. не меняется?
3) Спин остается неизменным
При распаде получаем антимюон $\mu^+$ и мюонное нейтрино $\nu_{\mu}.$
получается их векторы импульсов будут уже изменены, значит направление вылета частиц будет противоположным.
Я вот не совсем понимаю поменяется ли направление на противоположное у спина частиц антимюон $\mu^+$ и мюонное нейтрино $\nu_{\mu}.$ ?
почему такая зеркальная реакция в экспериментах никогда не наблюдается - к сожалению не могу пока ответить на этот вопрос