Законы сохранения
− определённые закономерности, согласно которым некоторые физические величины
сохраняются, не изменяясь со временем в определённых взаимодействиях. Законы
сохранения играют важную роль в понимании механизмов взаимодействия частиц,
их образования и распада. Законы сохранения определяют правила отбора, согласно
которым процессы с частицами, приводящие к нарушению законов сохранения,
могут происходить в определенных типах взаимодействий. В дополнение к законам
сохранения, действующим в макромире, в физике микромира были обнаружены
новые законы сохранения, позволяющие объяснить наблюдаемые экспериментальные
закономерности.
Законы сохранения являются результатом обобщения экспериментальных
наблюдений. Часть из них была открыта в результате того, что реакции или
распады, разрешенные всеми ранее известными законами сохранения, не наблюдались
или оказывались сильно подавленными. Так были открыты законы сохранения
барионного, лептонных зарядов, странности, чарма и др.
Установлено, что каждый закон сохранения связан с какой-либо
симметрией в окружающем нас мире (теорема
Нетер). Так законы сохранения
энергии и импульса связаны с однородностью времени и пространства. Закон
сохранения момента количества движения связан с симметрией пространства
относительно вращений. Законы сохранения зарядов связаны с симметрией физических
законов относительно преобразований симметрии, описывающих частицы.
Законы сохранения
|
Характеристика |
Взаимодействие |
||
|
Сильное |
Электромагнитное |
Слабое |
|
|
Аддитивные законы сохранения |
|||
|---|---|---|---|
|
Электрический заряд, Q |
+ |
+ |
+ |
|
Энергия, E |
+ |
+ |
+ |
|
Импульс, p |
+ |
+ |
+ |
|
Угловой момент, J |
+ |
+ |
+ |
|
Барионный заряд, B |
+ |
+ |
+ |
|
Лептонные заряды, Le, Lμ, Lτ |
+ |
+ |
+? |
|
Странность, s |
+ |
+ |
- |
|
Очарование, c |
+ |
+ |
- |
|
Красота, b |
+ |
+ |
- |
|
Истина, t |
+ |
+ |
- |
|
Изоспин, I |
+ |
- |
- |
|
Проекция изоспина, I3 |
+ |
+ |
- |
Информация о том, какие величины сохраняются в различных
взаимодействиях, приведена в таблице. Знак «+» («–») показывает, что данная
величина сохраняется (не сохраняется). В аддитивных законах сохраняется
сумма величин, в мультипликативных законах - произведение величин, которые
могут быть равны +1 или –1.
Используя законы сохранения легко показать, какие частицы должны
быть стабильными, а какие должны неизбежно распадаться. Можно также предсказать,
как должны распадаться нестабильные частицы.
В результате действия законов сохранения, протон и антипротон
должны быть стабильными частицами, т.к. являются самыми легкими частицами,
имеющими соответственно барионные заряды B = 1 и B = –1. Стабильными частицами
являются также электрон и позитрон, т.к. это самые легкие частицы, имеющие
соответственно электрический заряд Q = –1 и Q = 1. Нейтрино и антинейтрино
также являются стабильными частицами, т.к. это самые легкие носители лептонных
зарядов Le, Lμ, Lτ.
См. также