1. 개요
고바야시 마코토(小林誠), 마스카와 도시히데(益川敏英)가 1973년에 주장한 양자장 이론. 페르미온의 대칭성에 기반하여 반입자 소실의 수수께끼를 밝혔다.2. 초록
입자의 연산 함자와 그 반입자의 연산 함자는 서로 에르미트 수반 관계(hermitian)라는 것이 양자역학의 골자중 하나이다. 입자 함자간 상호작용을 설명하는 연산자가 두 물리량에 관한 실수 이중항들(Left Doublet)만 포함하면, 전하와 공간을 동시에 역으로 전환하는 CP 변환을 가정하고 대각화를 취해준다 해도 작용에 관한 대칭성이 유지된다는 것은 자명하지만, 연산자가 두 실수 함자외에 허수 이중항(Right Doublet)을 부가적으로 포함한다면 CP 대칭성이 파괴될수 있다.[1]2.1. 기본입자 표준 모형
|
|
3. 역사
1964년에 CP대칭이 파괴되는 현상이 발견되었지만[2], 약한 상호작용에 대한 이론이 규명되지 않아 이 현상을 설명할 방법이 없었다. 이후 전약통일이론이 확립되자,이 두 과학자는 쿼크가 6종일 때부터 CP대칭이 파괴된다는 것을 증명하고, 이후 쿼크가 더 발견되어 쿼크 6종설은 증명되었다.[4] 그러나 이것만으로 CP대칭의 파괴를 설명하기에는 불충분했다. 그래서 그들은 이바라키현 츠쿠바 시에 있는 KEKB[5][6]를 활용하였다. 그들은 Belle 실험에서 B중간자와 반B중간자[7]의 붕괴 모습이 약간 다른 것을 관찰하였는데, 그 차이는 그들이 논문에서 예상한 그대로였다. 그들은 이 공로로 2008년 10월 7일 노벨 물리학상을 수상하였다.
[1]
C변환은 전하(charge)를 반대로 하는 것이고, P변환은 반전성, 즉 거울상으로 뒤집는 것(parity)이다. 이 두 변환을 같이 하는 것을 CP변환이라고 부르고, 이때 작용이 보존되면 CP대칭이다. 그리고 4대 기본 힘은 모두 CP대칭이다.
약한 상호작용의 경우 C대칭성, P대칭성이 파괴되지만, CP대칭성은 보존된다. 나머지 세 힘은 C대칭이자 P대칭이다.
[2]
R. Sachs, Phys. Rev. Lett. 13(8), 286(1964).
[3]
M. Kobayashi and T. Maskawa, Progress of theoretical physics 49 (2), 652-657, 1973.
[4]
당시에 알려져 있던 쿼크는 u, d, s의 세 가지뿐이었다.
[5]
고에너지 가속기 연구 기구. KEK는 고에너지 가속의 일본어 이니셜이고, B는 이 가속기에서 만들어지는 B중간자(반보텀 쿼크를 가진 중간자 종류)를 의미한다.
[6]
이 기구는 현재 SuperKEKB로 개량되었다.
[7]
B중간자의 반입자