Paridad

La paridad implica una transformación, que cambia el signo de un sistema de coordenadas. La paridad es una idea importante en la mecánica cuántica, ya que las funciones de onda que representan las partículas, pueden comportarse de maneras diferentes, bajo una transformación del sistema de coordenadas que las describe. Bajo la transformación de paridad:

La transformación de paridad cambia un sistema de coordenadas de mano derecha, en una de mano izquierda, o viceversa. Dos aplicaciones de transformación de paridad, restaura el sistema de coordenadas a su estado original.

Sería un supuesto razonable, que la naturaleza no se preocupara de que su sistema de coordenadas fuera diestro o zurdo, pero sorprendentemente, no resulta ser así. En un experimento famoso por C. S. Wu, se demostró la no conservación de la paridad, en un decaimiento beta.

No Conservación de la Paridad

Las interacciones electromagnéticas y fuertes, son invariables bajo la transformación de paridad. Era razonable suponer que esto era justamente, la forma en que se comportaba la naturaleza, ajena a si el sistema de coordenadas era diestro o zurdo. Sin embargo, desde hace varios años, los físicos estaban desconcertados por la descomposición de los kaones neutros, que aunque tenían la misma masa, decaían en productos de paridad opuesta. En 1956, T. D. Lee y C. N. Yang predijeron la no conservación de la paridad en la interacción débil. Su predicción fue probada rápidamente cuando C. S. Wu y colaboradores, estudiaron la desintegración beta del Cobalto-60 en 1957. Bajando la temperatura de los átomos de cobalto a aproximadamente 0,01K, Wu fue capaz de "polarizar" los espines nucleares, a lo largo de la dirección del campo magnético aplicado. Las direcciones de los electrones emitidos se midieron a continuación. Si se conservara la paridad, deberían haber sido emitidos el mismo número de electrones paralelos y antiparalelos al campo magnético, pero encontraron que se emitieron más electrones en la dirección opuesta al campo magnético, y por lo tanto opuestos al espín nuclear.

Este y los siguientes experimentos han demostrado consistentemente, que un neutrino siempre tiene su momento angular intrínseco, (espín), apuntando en la dirección opuesta a su velocidad. Se le llama partícula zurda. Los anti-neutrinos tienen sus espines paralelos a su velocidad y por lo tanto son partículas diestras. Por eso se dice que el neutrino tiene una paridad intrínseca.

Resulta radical la idea de que la naturaleza a un nivel muy fundamental, pueda diferenciar entre los sistemas "zurdos" y "diestros". Se pensó durante un tiempo que la combinación de la operación de paridad (=P) y "conjugación de carga" (cambio de una partícula por su antipartícula =C), era una ley de conservación inviolable (invariancia CP). Sin embargo, el estudio del decaimiento del kaón en 1964, demostró la violación de CP. Si se añade a la imagen la inversión del tiempo (=T), entonces parece que la combinación de las tres, deja el sistema indistinguible de su original, (invariancia CPT).