Conjugació de càrrega

En física, la conjugació de càrrega (C) és una operació abstracta realisable idealment sobre un sistema de partícules consistent en canviar cada partícula pel seu corresponent antipartícula. ya que una partícula i la seua antipartícula posseïxen càrregues elèctriques opostes, en realisar l'operació les càrregues de totes les partícules no neutres s'invertix, d'ahí el nom de conjugació de càrrega.

Quan un sistema físic o una determinada situació resulta invariante respecte a l'operació de conjugació de càrrega es diu que presenta simetria-C ya que resulta un sistema que en lo essencial és equivalent al sistema sense conjugació de càrrega. Les interaccions electromagnètiques, la gravitatoria i l'interacció forta tenen simetria-C. No obstant, les interaccions dèbils no té simetria C i es diu que presenta violació simetria C.

Introducció

Des d'un punt de vista formal, la conjugació de càrrega d'un estat quàntic implica construir un atre estat quàntic similar a l'original en el que el signe de tots els números quàntics aditius s'haja invertit, més concretament els números quàntics en qüestió són:

• càrrega elèctrica
• número bariónico i número leptónico
• càrregues de sabor: estranyea, encant, inferioritat, superioritat
• isospín component-z

Mentres que atres característiques no queden afectades:

• la massa
• el moment llineal
• el spin J
• la conjugació complexa K

Inversió de càrrega en electromagnetisme

Les lleis d'electromagnetisme (tant en el seu descripció clàssica com en la seua descripció quàntica) són invariantes baix conjugació de càrrega, és dir, si cada càrrega q es reemplaça per -q i les direccions dels camps elèctric i magnètic s'invertixen, el moviment de partícules en este sistema modificat seria indistinguible del moviment de les partícules en el sistema original sense inversió. Açò s'expressa en el formalisme de la teoria quàntica de camps com:

1. $\psi \to -i(\overline{\psi }{\gamma }^0{\gamma }^2{)}^T$
2. $\overline{\psi }\to -i({\gamma }^0{\gamma }^2\psi {)}^T$
3. $A^{\mu }\to -A^{\mu }$

Conjugació de càrrega en el model estàndar

La operació de conjugació de càrrega és una generalisació de l'operació d'inversió de càrrega, ya que en una conjugació de càrrega no només s'invertix el signe de les càrregues sino que es substituye una partícula per la seua antipartícula. Això significa per eixemple que un neutrino que és una partícula eléctricamente neutra i que la seua antipartícula és també neutra, resulta alterada per una operació abstracta de transformació de conjugació de càrrega.

Note's que esta transformació de "conjugació de càrrega" no modifica la paritat de les partícules. Açò implica per eixemple que un neutrino "destre" no seria transformat per conjugació de càrrega en un antineutrino "destre". Una transformació maximal de la simetria C pel contrari si permetria transformar un neutrino destre en un antineutrino destre (encara que s'han conjeturado extensions del model estàndar, com el model esquerra-dreta, en el que existixen transformacions que sí permetrien realisar la transformació anteriorment descrita.

Combinació d'inversions de càrrega i de paritat

Artícul principal → Simetria CP.

Durant molt temps, a l'inici de la teoria quàntica es va creure que si sometia a un sistema a una transformació de conjugació de càrrega C, junt en una inversió de paritat P el sistema resultant seria indistinguible del primer, açò en el formalisme es referia com que els sistemes físics presentaria simetria CP en ser indistinguible un sistema físic, del mateix sistema físic despuix d'haver realisat sobre ell una transformació CP.

No obstant, des de mediats de el XX es varen trobar casos concrets d'interaccions físiques dins certs sistemes de partícules a on no hi havia simetria CP, i per tant es va escomençar a parlar de violació CP. Un dels primers sistemes detectats en violació CP estava format per kaones i posades B que interactuaven entre sí per mig d'interacció dèbil. De l'estudi d'eixos sistemes es va concloure que la dinàmica de l'interacció dèbil presentava violació CP. En el model estàndar, esta violació CP s'introduïx com una fase adicional en la matriu CKM, esta manera de violar la simetria CP en el formalisme és capaç de donar conte dels resultats experimentals.

No obstant, encara que es coneix ara que la simetria CP, no és una simetria universal de tots els sistemes físics, existint sistemes en interaccions dèbils que violen dita simetria, el celebrat teorema CPT afirma que tot sistema que satisfaça els axioma de Wightman serà invariante baix una combinació de conjugació de càrrega (C), una inversió de paritat (P) i una inversió temporal (T), aun cuando el sistema no fora invariante només baix T o baix CP.

Referències

Bibliografia

• Sozzi, M.S. (2008). Discrete symmetries and CP violation, Oxford University Press. ISBN 978-0-19-929666-8.

Vore també

• antipartícula
• antimatèria