+ principio di esclusione di Pauli per i fermioni Principio di esclusione di PAULI L’equazione di Dirac descrive il moto di fermioni di spin ½ e prevede che per ogni fermione di massa m carica q e momento magnetco µ esista un anti-fermione con massa uguale m carica -q e momento magnetco - µ Se il sistema e’ descritto dalla hamiltoniana H, la variazione nel tempo di La grandezza F si conserva se =0 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ricordare che La grandezza F si conserva se =0 L’operatore F non dipende dal tempo e se [F,H]=0 Conseguentemente H e F hanno un sistema di autostati comuni Se l’hamiltoniana non e’ nota ma si e’ verificato sperimentalmente che alcune grandezze sono conservate nell’interazione si puo’ ipotizzare una forma dell’hamiltoniana come combinazione degli operatori Fk o viceversa Si fanno delle ipotesi sulle proprieta’ di simmetria della hamiltoniana di interazione E si verifica il modello andando a cercare le corrispondenti grandezze invarianti Studiamo le proprieta’ di simmetria di un sistema descritto da un autostato ψ della Hamiltoniana H Consideriamo un operatore U indipendente dal tempo che trasformi un autostato in un altro autostato I 1 2 Esempi di trasformazioni continue TRASLAZIONE ROTAZIONE Trasformazioni discrete (osservabili con autovalori +/- 1 commutano con H) Parita’ Proprieta’ delle armoniche sferiche Hamiltoniana simmetrica rispetto alla trasformazione della parita’ Quali proprieta’ o caratteristiche deve avere? A questo scopo esaminiamo l’azione della parita’ su alcune ossevabili Coniugazione di Carica C e Q non commutano (lo stesso vale per il momento magnetico e il numero fermionico) Solo gli stati con carica momento magnetico e numero fermionico nulli sono autostati della coniugazione di carica Autostati : fotone lo stato e- - e+ Il neutrone non e’ autostato perche’ perche’ ha momento magnetico e numero fermionico non nullo Inversione per parita’ su un oggetto che ruota INVERSIONE TEMPORALE T non e’ un’osservabile ma ha importanti proprieta’ nell’evoluzione degli stati di un sistema Consideriamo alcune proprieta’ degli stati di un sistema per inversione temporale E Grav. 1 1 B B 2 E 2 q 2 q originale B Parita’ E 1 1 P 1 2 -1 -2 E 2 1 q 1 Coniug. Car B 2 Inv. Temp E 2 C q B T Proprieta’ di simmetria di alcune grandezze per le trasformazioni discrete Parita’ P Coniugazione di carica C e inversione emporale T ESEMPI Inv. C Cons. P Inv. T P reazione Deacdimento senza spin Deacdimento con spin C T Momento di dipolo elettrico Uno stato con parita’ definita ha un momento di dipolo elettrico statico nullo (stati con momento di dipolo elettrico con nullo sono stati degeneri sovrapposizione di stati con parita’ diversa) Per una particella con spin s che interagisce con il campo E e B Prodotto scalare di due vettori assiali che si comportano allo stesso moso per P (++) e T(- -) Prodotto scalare di un vettori assiale e un vettore che si comportano P (+-) e T(- +) Quindi il momento di dipolo elettrico ρe = 0 Per il neutrone il momento di dipole elettrico < e 10-25 cm Elettromagnetismo e’ invariante per le trasformazioni discrete C P T Con buona accuratezza anche la hamiltoniana dell’interazione nucleare Interazione debole non lo e’ ne’ per C ne’ per P CPT e’ invariante