6.25

25. π⁺-мезон распадается в состоянии покоя. Нарисовать импульсы и спины частиц, образующихся в результате распада π⁺-мезона π⁺→ μ⁺ + ν_μ . Совершить C-, P-, CP-, T- и CPT-преобразования этого распада.

Импульсы и спины мюона и нейтрино в исходном распаде пиона будут выгдядеть следующим образом:

(*)

C-преобразование меняет знаки зарядов. Импульс и момент импульса остаются неизменными. В результате C-преобразования процесс (*) имеет вид

В результате C-преобразования получается ненаблюдаемый в природе процесс - образование мюонного антинейтрино с отрицательной спиральностью.
P-преобразование меняет направление импульса, направление момента импульса не меняется. В результате P-преобразования процесс (*) имеет вид

В результате P-преобразования получается ненаблюдаемый в природе процесс - образование мюонного нейтрино с положительной спиральностью.
CP-преобразование меняет знаки зарядов и направление импульса, момент импульса не меняется. В результате CP-преобразования процесс (*) имеет вид

CP:

Комбинация двух последовательных преобразований C и P приводит к распаду с положительной спиральностью мюонного антинейтрино - процессу, наблюдаемому в природе.
В результате T-преобразования происходит изменение знаков импульса , момента импульса и меняются местами начальное и конечное состояния

В результате T-преобразования процесс (*) имеет вид

T-преобразование дает разрешенный распад.
CPT-преобразование меняет знаки зарядов, знак момента импульса, а также меняет местами начальное и конечное состояния. В результате CPT-преобразования процесс (*) имеет вид

CPT:

В силу CPT-инвариантности, если в природе происходит некоторый процесс, то точно с такой же амплитудой может происходить CPT-сопряженный процесс, в котором частицы заменены соответствующими античастицами, проекции их спинов и импульсов изменили знак, а начальное и конечное сосояния поменялись местами. На опыте не обнаружено ни одного случая нарушения CPT-инвариантности.
В результате CPT-преобразования получается процесс, который существует в природе.