Physique des particules

Interaction faible et violation de CP

Illustrez les transformations discrètes C, P, T et la violation de CP dans l'interaction faible. Comparez le système avant et après chaque transformation, et réglez l'asymétrie CP pour voir $P(\Gamma) \neq P(\bar\Gamma)$ .

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Matériel

Boutons de transformation : Original, C, P, T, CP
Curseurs d'asymétrie CP et de vitesse d'animation
Zone d'affichage des processus particule/antiparticule

Protocole

Appliquer chaque transformation
Cliquez tour à tour « Original », « C », « P », « T » et observez : C échange particule ↔ antiparticule, P est la réflexion miroir (inversion spatiale), T renverse le temps. Notez quels cas ressemblent à l'original (symétrie) et lesquels diffèrent.
Tester la symétrie combinée CP
Appuyez « CP » pour appliquer les deux opérations. Réglez « Asymétrie CP illustrée » à 0 : le système transformé coïncide avec l'original — CP conservée. Montez le curseur : les taux des processus conjugués se séparent, $A_{CP} = \frac{\Gamma - \bar\Gamma}{\Gamma + \bar\Gamma} \neq 0$ .
Relier au théorème CPT
Comparez les états CP à différentes asymétries ; ajustez « Vitesse d'animation » pour suivre les détails. Conclusion : une violation CP même faible (quelques pour mille dans les mésons K) suffit à distinguer matière et antimatière, alors que CPT combinée reste censée exactement conservée dans toute théorie des champs locale et lorentz-invariante.

Simulation

Histoire de l’expérience

En 1956, Tsung-Dao Lee et Chen Ning Yang remarquèrent que la symétrie miroir P n'avait jamais été testée dans l'interaction faible ; Chien-Shiung Wu confirma la violation de P en 1957 par la désintégration bêta du cobalt-60 polarisé. On crut d'abord que CP survivait — jusqu'en 1964, quand James Cronin et Val Fitch découvrirent la désintégration du méson K de longue durée en deux pions, violant CP (Nobel 1980). En 1967, Andrei Sakharov montra que la violation de CP est l'une des trois conditions pour expliquer un univers riche en matière. En 1973, Kobayashi et Maskawa prouvèrent que trois générations de quarks autorisent une phase CP irréductible dans la matrice CKM — prédisant la troisième génération avant sa découverte (Nobel 2008). Les usines à B (BaBar, Belle) mesurèrent ensuite la violation directe de CP dans les mésons B.

Physiciens associés

Richard Feynman Paul Dirac Tsung-Dao Lee Chen Ning Yang Makoto Kobayashi Toshihide Maskawa

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