إن العلاقة بين المسارات المعكوسة في الزمن (time reversal) وضديدات الجسيمات وهي علاقة تعكس تماثلا زمكانيا أساسيا في عالم الجسيمات الأولية، وقد وجدث تعبيرا لها في نظرية TCP، التي تدل حروفها الثلاثة على عمليات افتراضية: T عملية عكس الزمن time reversal، C: عملية تصريف الشحنة (charge conjugation)، وهو الاسم الفني لعملية مبادلة الجسيمات بضديداتها، P: عملية تعاكس المكان (space inversion)، التي تكافئ تقريبا أخذ صورة في المرآة للمكان وتدعى هذه أحيانا بعملية التبادل المكاني (parity). وفي الواقع، فان النظرية TCP هي مبدأ لا متغير (invariance principle) من نوع خاص. وقد تثبت في نهاية الأمر كقانون تخضع له كل التفاعلات في الطبيعة. وهي تنص على أن ما ينتج عن تطبيق العمليات الثلاث C، T، P على أية عملية فيزيائية أخرى ممكنة الحدوث. وهذا الأمر ليس بالأمر المعقد كما يبدوا لأول وهلة، إذ من الممكن بسهوله إجراء العمليات الثلاث على أي مخططات فاينمان، فكل ما نحتاج إليه هو مرآة حائط وقليل من التخيل لنعد أولا – إلى أية صفحة تحتوي على مخطط صحيح (proper) من مخططات فاينمان، تكون فيه رؤوس الأس الممثلة لضديدات الجسيمات متجهة نحو الأسفل. والآن لأجراء العملية C، تخيل ببساطة أن جميع رؤوس الأسهم قد عكست، فهذا العكس يبدل الجسيمات بضديداتها. (أن السهم الذي يشير إلى الخلف على خط الفوتون هو سهم مقبول، لأن الفوتون هو ضديد نفسه، وهي صفة يشترك فيها مع البايون المتعادل) فالعملية C على سبيل المثال، تحول عملية انحلال البايون السالب:

إلى عملية انحلال البايون الموجب:

نظرا لأن البايون الموجب هو ضديد البايون السالب.

ولأجراء العملية، أي التعاكس المكاني، أدر صفحة الكتاب بعيدا عنك، وانظر إلى صورة المخطط في المرأة فهذا يبدل اليسار باليمين. (وثمة تضمنات أوسع لهذه العملية تتعلق ببرم الجسيم).

وأخيرا، أقلب الكتاب رأسا على عقب، وأنظر إلى المخطط المقلوب. ومن الواضح أن ذلك قد عكس اتجاه الزمن العملية (T)، إلا أنه أيضا قد عكس اتجاه رؤوس السهم العملية C) كما بدل بين اليمين واليسار (العملية P). ولذا، فأن المخطط المقلوب هو حصيلة تطبيق التحويلات الثلاثة: C، T، P على العملية الفيزيائية الأصلية. أن الصورة المقلوبة المتحصلة هي مخطط أخر من مخططات فاينمان يبين عملية واقعية ومسموحا بها فيزيائيا (أذا كانت النظرية TCP صحيحة). وعلى وجه العموم، فالعملية الناتجة سوف لا تكون هي العملية التي بدأت بها، وقد تكون مختلفة تماما ولكن، وفق النظرية TCP، لأن المخطط الأصلي يمثل عملية فيزيائية حقيقية، فأن المخطط المقلوب يمثل كذلك عملية فيزيائية.

ولمشاهدة أثر عملية عكس الزمان بمفردها، يجب إزالة أثر عكس رؤوس الأسهم وتعاكس اليسار – اليمين. أدر الكتاب رأسا على عقب، وأنظر إلى المخطط المقلوب في المرأة، وتخيل رؤوس الأسهم المعكوسة. أن المخطط الذي ينتج عن تنفيذ عن الإجراءات يوضح عملية عكس الزمن بمفردها. وبإمكانك تجريب توافيق أخرى أن المنظر الذي تحصل عليه في المرأة مع عكس رؤوس الأسهم هو نتاج العملية المزدوجة CP. وهكذا.

لأحظ أن النظرية TCP، كغيرها من مبادئ اللامتغيرية وقوانين الحفظ هي قانون منع prohibition law)). فهي تنص على أن العمليات الممكنة الحدوث هي فقط تلك العمليات التي يكون معكوساتها (TCP) أيضا أحداثا فيزيائية حقيقية. وإذا كانت العملية الممثلة بالمخطط المعكوس بالعمليات الثلاث TCP غير مسموح بها، فأن العملية الأصلية تكون ممنوعة أيضا.

وفي الأجزاء الثلاثة الآتية، وسنتناول مبادئ اللامتغيرية المرتبطة بالعمليات T، C، P.

مواضيع ذات صلة

Nuclei and particles

الزخات الهوائية Air Showers

النيوترينات Neutrinos

النيوكليونات Nucleons

النوى الثقيلة Heavy Nuclei

المركبة الكهرومغناطيسية

الميونات Mouns

الأشعة الكونية الثانوية Secondary Cosmic Rays

طيف الطاقة للأشعة الكونية الأولية

الأشعة الكونية الأولية primary cosmic ray

اكتشاف الأشعة الكونية

الإشعاع الكوني Cosmic Rays