李政道和杨振宁的贡献

正当人们陶醉在美妙的对称性中时，1956年夏天，在美国工作的两位中国物理学家李政道和杨振宁，经过对粒子物理学中的“θ-τ之谜”的仔细研究后，大胆提出在弱相互作用中宇称不守恒。这一结论震惊了全世界物理学家，许多人表示难以接受，泡利断言：“我不相信上帝是一个软弱的左撇子，我敢打赌，实验将获得对称的结论。”不知泡利是否真的与人打过赌？如果打过的话，他就输定了。因为就在李政道和杨振宁提出弱相互作用中宇称不守恒的同一年，同样在美国工作的中国女物理学家吴健雄等人，很快用钴60（60Co）的β衰变实验证实了这个结论。实践是检验真理的唯一标准，铁一般的事实表明，在弱相互作用中宇称确实是不守恒的。物理学中的金科玉律被打破了，李政道、杨振宁由于这一重要贡献而荣获1957年度的诺贝尔物理学奖。

李政道教授

相互作用

物理学家认为，世界上的相互作用只有四种，它们是：引力相互作用（即万有引力）、电磁相互作用（即电磁力）、强相互作用和弱相互作用。在微观世界中，引力相互作用是忽略不计的。电磁相互作用我们已经比较熟悉。弱相互作用，顾名思义，它很“弱”，作用范围仅10-15厘米，主要是支配一些粒子的衰变过程。目前，人们对强相互作用知道得还比较少。

1953年，有人发现在弱相互作用下衰变时，似乎有两种不同类型的K介子。一种叫θ介子，它衰变为两个π介子。由于π介子具有奇宇称，在数学上，奇数+奇数=偶数，因而θ介子应该具有偶宇称。另一种叫τ介子，它衰变为三个π介子，奇数+奇数+奇数=奇数，也就是说，τ介子的宇称应该是奇宇称。然而，精密的测量表明，θ介子和τ介子具有相同的质量、电荷和寿命，它们似乎就是同一种粒子。但是，如果θ和τ是同一种介子的话，它既具有偶宇称，又具有奇宇称，这就破坏了宇称守恒，这在当时是不可想象的。于是，全世界的物理学家被这恼人的“θ-τ之谜”弄得左右为难。

1956年，李政道和杨振宁在仔细检查了所有的实验资料后发现，在涉及弱相互作用的宇称守恒方面，从来就没有直接的实验验证。这两位年轻的中国物理学家经过周密的研究，断言弱相互作用中宇称不守恒，θ和τ属于同一种介子。他们还指出，可以用β衰变实验来证实这一推测。1957年，女物理学家吴健雄领导的一个实验小组，用钴60原子核的β衰变实验漂亮地证实了李政道和杨振宁的推测。以后，又有一些实验也证明了这一推测。

在1956～1957年间，人们用来证明宇称不守恒的实验，还证明了在弱相互作用中C守恒也不成立。1964年，更令物理学界头疼的事发生了：两位美国物理学家发现，在中性长寿命K介子的衰变中，CP联合反演也不守恒。这里要说明一下，在发现宇称不守恒之前，人们还提出了一个“CPT定律”，它表明在分立变换下不仅C、P、T各自守恒，而且当电荷共轭变换、空间反演变换、时间反演变换这三种变换同时进行时，物理定律也是不变的。迄今为止的所有实验表明，这个结论是对的。现在，既然CP不守恒，显然T也只好不守恒，这样才有可能保持CPT的守恒。T不守恒意味着时间不再具有前后对称性了。这么一来，上帝不仅在弱相互作用中变成了偏向一边的“左撇子”，而且还在K介子衰变中失去了“记忆”。

杨振宁教授

C、P、T的不守恒表明分立对称性失效，其根本原因是什么？有人设想这可能是由更深层次的原因——粒子内部结构所引起的。

宇称守恒

按照量子力学理论，由于具有不同的对称性，每个微观粒子都有确定的宇称，它要么是奇数，要么是偶数。宇称守恒定律要求，在粒子相互作用中，参加反应的所有粒子的宇称与反应后生成的所有粒子的宇称，必须具有相同的奇偶性，即反应前的总宇称如果是奇数，那么反应后的总宇称也应是奇数。同样，这对于偶数也成立。