Введение
Вопрос о том, почему квантовая хромодинамика (КХД) действительно не нарушает симметрию CP. Проблема сильной CP – это вопрос в физике частиц, который ставит следующую задачу: почему квантовая хромодинамика (КХД) кажется сохраняющей CP-симметрию? В физике частиц CP обозначает комбинацию симметрии конъюгации заряда (C) и симметрии паритета (P). Согласно современной математической формулировке КХД, нарушение CP-симметрии в сильных взаимодействиях могло бы происходить. Однако, никакого нарушения CP-симметрии никогда не наблюдалось ни в одном эксперименте, включающем только сильные взаимодействия. Поскольку в КХД нет известных причин для её обязательного сохранения, это проблема "тонкой настройки", известная как проблема сильной CP. Проблема сильной CP иногда считается нерешенной проблемой в физике и называется "самой недооцененной загадкой во всей физике". Существует несколько предложенных решений для решения проблемы сильной CP. Наиболее известной является теория Печчи-Квинна, включающая новые псевдоскалярные частицы, называемые аксионами.
The strong CP problem is a question in particle physics, which brings up the following quandary: why does quantum chromodynamics (QCD) seem to preserve CP symmetry? In particle physics, CP stands for the combination of charge conjugation symmetry (C) and parity symmetry (P). According to the current mathematical formulation of quantum chromodynamics, a violation of CP symmetry in strong interactions could occur. However, no violation of the CP symmetry has ever been seen in any experiment involving only the strong interaction. As there is no known reason in QCD for it to necessarily be conserved, this is a "fine tuning" problem known as the strong CP problem. The strong CP problem is sometimes regarded as an unsolved problem in physics, and has been referred to as "the most underrated puzzle in all of physics." There are several proposed solutions to solve the strong CP problem. The most well known is Peccei–Quinn theory, involving new pseudoscalar particles called axions.
Предлагаемые решения
Проблема сильного CP решается автоматически, если один из кварков безмассовый. В этом случае можно выполнить набор хиральных преобразований над всеми массивными кварковыми полями, чтобы избавиться от их комплексных фаз массы, а затем выполнить еще одно хиральное преобразование над безмассовым кварковым полем, чтобы устранить остаточный θ-терм, не вводя при этом комплексный член массы для этого поля. Это устраняет все CP-нарушающие члены в теории. Проблема этого решения заключается в том, что все кварки, как известно, массивны, согласно экспериментальному согласованию с расчетами на решетке. Даже если бы один из кварков был фактически безмассовым для решения проблемы, это само по себе было бы лишь еще одной проблемой тонкой настройки, поскольку нет никаких оснований полагать, что масса кварка должна принимать столь малое значение. Наиболее популярным решением проблемы является механизм Печчеи–Квинна. Он вводит новую глобальную аномальную симметрию, которая затем спонтанно нарушается при низких энергиях, порождая псевдо-бозон Голдстоуна, называемый аксионом. Основное состояние аксиона динамически заставляет теорию быть CP-инвариантной. Аксионы также рассматриваются как жизнеспособные кандидаты на роль темной материи, а аксион-подобные частицы также предсказываются теорией струн. Существуют и другие, менее популярные предлагаемые решения, такие как модели Нельсона–Барра. Они устанавливают на некотором высоком энергетическом масштабе, где CP-симметрия точна, но затем симметрия спонтанно нарушается при низких энергиях. Сложность этих моделей заключается в объяснении того, почему остается малым при низких энергиях, в то время как фаза нарушения CP в матрице CKM становится большой.