Кіріспе

Кванттық хромодинамиканың CP симметриясын бұзбайтыны туралы сұрақ. Күшті CP проблемасы – бөлшектер физикасындағы бір мәселе, ол мынадай қиындыққа әкеледі: неге кванттық хромодинамика (QCD) CP симметриясын сақтайтын сияқты? Бөлшектер физикасында CP – зарядты конъюгациялау симметриясының (C) және паритет симметриясының (P) комбинациясы. Кванттық хромодинамиканың қазіргі математикалық формуласына сәйкес, күшті өзара әрекеттесулерде CP симметриясының бұзылуы мүмкін. Дегенмен, күшті өзара әрекеттесуді ғана қамтитын ешқандай тәжірибеде CP симметриясының бұзылуы байқалған емес. QCD-де оның міндетті түрде сақталуына белгілі себеп болмағандықтан, бұл «нақты реттеу» мәселесі болып табылады, ол күшті CP проблемасы деп аталады. Күшті CP проблемасы кейде физикадағы шешілмеген мәселе ретінде қарастырылады және «физикадағы ең бағаланбаған жұмбақ» деп аталады. Күшті CP проблемасын шешуге бағытталған бірнеше ұсынылған шешімдер бар. Ең белгілісі – Пеккей-Куинн теориясы, ол аксиондар деп аталатын жаңа псевдоскалярлық бөлшектерді қамтиды.

Ұсынылған шешімдер

Кварктердің бірі массасыз болса, күшті КП мәселесі автоматты түрде шешіледі. Бұл жағдайда, барлық массивті кварк өрістеріндегі күрделі массалық фазалардан құтылу үшін хиральдық түрлендірулер жиынтығын орындауға болады, содан кейін массасыз кварк өрісінде қалған θ термін жою үшін тағы бір хиральдық түрлендіру орындалады, бұл өріс үшін күрделі массалық термин енгізбей. Осылайша, теориядағы барлық КП бұзу терминдерінен арылуға болады. Бірақ бұл шешімнің мәселесі – эксперименттік деректер мен торлы есептеулердің сәйкестігінен барлық кварктердің массивті екені белгілі. Егер кварктердің бірі мәселені шешу үшін дерлік массасыз болса да, бұл өзі бір жақсы реттеу мәселесі болар еді, себебі кварк массасының осындай кішкентай мәнге ие болуын талап ететін ештеңе жоқ. Мәселені шешудің ең танымал жолы – Пецсей-Квинн механизмі. Бұл жаңа жаһандық аномальды симметрияны енгізеді, ол төмен энергияда спонтанды түрде бұзылады, нәтижесінде аксион деп аталатын псевдо-Гольдстон бозоны пайда болады. Аксионның негізгі күйі теорияны CP симметриялы болуға динамикалық түрде мәжбүрлейді. Аксиондар қараңғы материяның ықтимал үміткерлері болып саналады, ал аксионға ұқсас бөлшектер де ішектік теориямен болжанады. Нельсон-Барр модельдері сияқты, басқа да аз танымал ұсынылған шешімдер де бар. Бұл модельдер CP симметриясының дәл болатын жоғары энергиялық масштабта орнатылады, бірақ симметрия төмен энергияда спонтанды түрде бұзылады. Бұл модельдердің қиын тұсы – CKM матрицасындағы CP бұзу фазасы үлкен болған кезде, төмен энергияда неліктен кішкентай болып қалатынын түсіндіру.