Conjugaison de charge

Conjugaison de charge

Symétrie C

Traduction à relire --- (en) C-symmetry → (fr) Symétrie C --- (+)
 

La Symétrie C pour une particule est la possibilité qu’a cette particule de pouvoir inverser sa charge par transformation C. C est avant tout un opérateur C ou une fonction C(). La fonction C() appliquée sur une charge e inverse son signe.

C(x)= -x.

C(e+)= e-.

C(e-)= e+.

On dit qu’il y a symétrie lorsque la transformation est possible et qu’il y a violation de symétrie lorsque la symétrie est impossible à réaliser expérimentalement ou naturellement. L’électromagnétisme, la gravitation et l’interaction forte obéissent à la symétrie de charge, l’interaction faible viole la symétrie C.

En physique des particules, on dit qu'une théorie possède la symétrie C si elle est invariante sous la transformation inversant toutes les charges Q_i\, des particules, appelée conjugaison de charge:

Q_i\rightarrow -Q_i \,

Cela revient à transformer chaque particule en son antiparticule, l'index i\, renvoyant aux différents groupes de jauge \mathcal{G}_i\, de la théorie.

Renversement des charges en électromagnétisme et en théorie quantique des champs

Les lois de l'électromagnétisme (aussi bien classique que quantique) sont invariantes sous une transformation C: si chaque charge q est remplacée par une charge -q, et si la direction des champs électriques et magnétique est inversée, la dynamique reste la même.

Dans le langage des champs quantiques, une transformation C agit de la façon suivante:

  1. \psi \rightarrow -i(\bar\psi \gamma^0 \gamma^2)^T
  2. \bar\psi \rightarrow -i(\gamma^0 \gamma^2 \psi)^T
  3. A^\mu \rightarrow -A^\mu

Ces transformations ne changent pas la chiralité des particules. Un neutrino gauche devient donc un antineutrino gauche sous une transformation de charge. Étant donné que les antineutrinos gauches n'existent pas dans le modèle standard (ou du moins n'interagissent pas avec les autres particules), la conjugaison de charge n'est pas une symétrie de ce modèle. Cela est dû au fait que l'interaction faible viole au maximum cette symétrie: la forme V-A de la théorie électrofaible implique que 100% des antineutrinos actifs sont droits.

(Certaines extensions possibles du modèle standard, tel que les modèles gauche-droite (left-right models) restaurent cette symétrie.)

Combinaison d'un renversement de charge et de parité

Pendant quelque temps, on a crû qu'une transformation C combinée avec une transformation P ( inversion d'espace) formerait une symétrie conservée: la symétrie CP. Mais on découvrit en 1964 que l'interaction faible violait même cette symétrie, par exemple dans les systèmes de kaons. Dans le modèle standard, cette violation de CP est due à une phase non nulle dans la matrice CKM. Si CP est combinée avec l'inversion du temps (symétrie T), on obtient la symétrie CPT. Cette derniere symétrie est conservée dans toutes les théories non-exotiques (théorème CPT).

Voir aussi

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