CP 위반

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입자물리학에서 CP 위반(CP violation)은 강한 상호작용에서, 패리티 대칭(P)과 전하 켤례 대칭(C)을 조합한 CP 대칭 깨짐이 가능한가, 또 가능하다면 실험에서 관측되지 않을 많은 깨진 정도가 왜 작은가 하는 문제이다. 전통적으로 쿼크 중의 하나가 작은 질량을 가지거나 다른 대칭성을 도입하는 해결책이 제시되었지만, 가장 바람직한 해법은 스핀이 0인 가벼운 입자인 액시온을 도입하는 것이다.

표준모형의 정의에 따라 재규격화가 가능한 모든 항을 써보면, 흔히 우리가 알고 있는 각 입자들의 상호작용과 더불어 다음과 같은 항을 쓸 수 있다.

θε^μνρσF_μνF_ρσ.

여기에서 F는 강한 상호작용의 전자기 텐서이고, ε^μνρσ는 완전히 반대칭인 텐서이다. (정확하게 말하면, 카이랄 회전을 통해, 쿼크와 렙톤의 유카와 항이 가지고 있는 CP 지수를 이 θ에 흡수시킬 수 있다.)

이 항은 공간의 방향을 반대로 하는 패리티 대칭(parity, P)를 깨며, 입자와 반입자를 바꾸어주는 전하 켤례(charge conjugation, C) 대칭까지 합한 CP도 깬다. CP를 깨는 정도는 이 항의 계수 θ와 관계가 있고, 가령 중성자의 쌍극자를 관찰하면 잴 수 있는 값인데, 아직 관측되지 않았으며 적절한 자연단위를 택할 때 10^-9보다 작아야 한다. 이 계수가 왜 이렇게 작은가 하는 문제가 강한 상호작용의 CP문제이다.