Supongo que el título lo dice todo: ¿cómo podría probar experimentalmente si nuestro universo es realmente invariable en el tiempo , sin depender del teorema CPT ? ¿Qué experimentos se han propuesto para comprobar esto? ¿Alguno de ellos ha sido realizado?
Sé que hay pruebas indirectas de invariancia de inversión de tiempo al observar la violación de CP , en el decaimiento por ejemplo. Entonces, si asume que las condiciones necesarias para la simetría CPT se cumplen en nuestro universo, eso significa que también debe haber una violación de la simetría de inversión del tiempo. Pero tengo curiosidad sobre las formas de probar la invariancia de inversión de tiempo sin depender de CPT.
Básicamente, ¿cómo podríamos distinguir entre el modelo estándar, que predice la violación de T, y alguna otra teoría hipotética que coincida con los resultados experimentales actuales, así como con el SM, pero en la que la simetría CPT no se cumple?
Hay numerosos grupos de investigación dedicados a la búsqueda de un momento dipolar eléctrico del electrón que, de existir, violaría la simetría de inversión temporal. Puede ver esto porque cualquier momento dipolar que pueda tener el electrón debería ser paralelo al espín (o antiparalelo). Cuando inviertes el tiempo, el espín necesariamente cambia, pero el momento dipolar eléctrico no cambiaría, por lo que cambiaría la orientación relativa de los dos. Ese es el mejor ejemplo de un fenómeno de violación de T que conozco.
A riesgo de una autopromoción indecorosa, escribí un artículo sobre búsquedas de edm para Physics World el año pasado. Necesitas registrarte para leer todo, pero es gratis.
Como actualización de este viejo hilo, la versión de 2015 de la revisión de Particle Data Group sobre pruebas de leyes de conservación ( cuya versión de 2009 fue señalada correctamente por invisiblerhino) tiene una actualización interesante:
El experimento BABAR ha reportado la primera observación directa de violación en el sistema. el medido -violación de parámetros en la evolución temporal del neutro los mesones son y , con un significado de [4]. Esta observación de violación, con intercambio de estados inicial y final del neutro , fue posible en un -fábrica usando el entrelazamiento de Einstein-Podolsky-Rosen de los dos 's producido en la decadencia de la y los dos decaimientos ordenados en el tiempo del 's como medidas de filtrado del estado del mesón [5].
Señalando la referencia
[4] JP Lees et al., Observation of Time-Reversal Violation in the Sistema Mesónico, Phys. Rev. Lett. 109 , 211801 (2012) , arXiv:1207.5832 .
que tiene más o menos lo que dice. Para una explicación básica de ese documento, el punto de vista de la física de APS: las partículas se descomponen en una flecha del tiempo es probablemente un buen lugar para comenzar. Ese artículo probablemente hace un trabajo mucho mejor que yo al explicar los detalles, pero señalaré aquí que, con un significado, este experimento parece significar que
la larga espera de una violación inequívoca de la inversión del tiempo en la física de partículas finalmente ha terminado.
A nivel de investigación, te puede interesar la revisión del PDG sobre leyes de conservación . Además, la revisión sobre la invariancia de CPT brinda información sobre las pruebas de violación de CPT en kaons neutrales, en Phys. Letón. B 237 , 303 (1990) , Phys. Rev. D 67 , 012005 (2003) y Phys. Rev. Lett. 74 , 4376 (1995) para violaciones de CPT, y en Phys. Letón. B 444 , 43 (1998) y Phys. Rev. Lett. 83 , 911 (1999) para violaciones de CP.
Tenga en cuenta que la violación de CP en sí misma sigue siendo un área activa de investigación (particularmente en Belle y LHCb), ya que no sabemos con certeza cuántos sistemas la muestran y si existe una explicación más profunda para ello.
Las simetrías C, P y T provienen de las ecuaciones de Schrödinger, Klein-Gordon y Dirac. Estas ecuaciones diferenciales parciales dependen del tiempo y la posición. Al cambiar el signo del tiempo y la posición, estas ecuaciones permanecieron sin cambios, así que aquí está el origen de P y T. La simetría C resultó originalmente de la ecuación de Dirac. Dado que estas ecuaciones son muy buenas para describir el comportamiento de las partículas, podemos decir con seguridad que C, P y T provienen de las observaciones.
Después del descubrimiento de la interacción débil, C y P resultaron violados, y la esperanza era que su combinación CP aún se conserve. Tras el descubrimiento de la violación de CP, la esperanza se trasladó a CPT. Entonces, los datos experimentales dijeron que cada uno de C, P, T se respeta cuando no se produce una interacción débil; de lo contrario, deberíamos estar contentos con el CPT combinado.
Entonces, creo que la respuesta es que los datos experimentales nos dijeron que el universo es T-invariante, luego cuando la interacción débil estuvo involucrada, nos dijo que se viola CP, y de CPT que se viola T. Y CPT no es específico del modelo estándar, resulta de la invariancia de Lorentz y del hecho de que la energía está limitada por debajo .
Una presunta violación de CPT implicaría la violación de la invariancia de Lorentz (http://en.wikipedia.org/wiki/CPT_symmetry#CPT_violation). Entonces, si una teoría alternativa quiere distinguirse mediante el experimento, debería predecir violaciones de la simetría de Lorentz. La propia teoría dirá los regímenes en los que se produce esta violación (¡apuesto a que será en la escala de Plank!). En este caso, probablemente la violación de Lorentz implicará con facilidad la violación de CPT.
Me parece muy poco probable una violación de la invariancia de Lorentz, porque este principio es (probablemente) el principio más ubicuo en Física, pero quién sabe...
Emilio Pisanty