¿Por qué las interacciones débiles violan la simetría de CP?

En las décadas de 1950 y 1960, los científicos descubrieron que las interacciones débiles no son simétricas P (específicamente en la desintegración beta de los mesones K). Sudarshan y Marshak (y más tarde Feynman y Gell-Mann) propusieron un VA (vector menos vector axial) lagrangiano para la interacción débil. Esta teoría establece que la interacción débil actúa exclusivamente sobre partículas zurdas (y antipartículas diestras). Entonces, debido a que el reflejo del espejo de una partícula zurda es una partícula diestra, afirmaron que la simetría CP no fue violada en la interacción débil. Sin embargo, todavía se desconoce por qué las interacciones débiles violan la simetría CP, de hecho algunos especulan que solo las “interacciones súper débiles” violan la simetría CP (como los K-Mesones).

Nota: La violación de la simetría de CP es en realidad algo útil, especialmente al identificar la antimateria e intentar explicar su distribución. Sin embargo, las violaciones de la simetría CP todavía no se comprenden ni explican tan bien, especialmente teniendo en cuenta que la simetría CP solía considerarse universal.

En el Modelo Estándar (SM), las interacciones débiles de los quarks son aquellas que violan la PC, debido a la matriz CKM (matriz Cabibbo – Kobayashi – Maskawa – Wikipedia), que es un poco compleja. Es decir, la violación de CP se puede establecer teniendo constantes de acoplamiento complejas. En SM, la única fuente de este tipo de acoplamiento complejo es la matriz CKM que rige cómo los quarks cambian entre sí. Esta matriz y su fase compleja se miden bastante bien ahora, hasta cierto porcentaje de incertidumbre y van a mejorar, por ejemplo, mediante el experimento Belle II (Belle II). Otra posible fuente de violación de CP podría ser una fase compleja en la matriz de mezcla de neutrinos (matriz de Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata – Wikipedia) que aún debe medirse en futuros experimentos.

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