Paritätswechsel

Paritätswechsel bezeichnet in der Physik den Übergang eines Quantensystems zwischen Zuständen verschiedener Parität. Parität ist die Eigenschaft eines Systems unter Rauminversion, r → −r, und wird durch den Paritätsoperator P beschrieben. Zustände besitzen demnach gerade Parität (+1) oder ungerade Parität (−1). Ein Paritätswechsel liegt vor, wenn Anfangs- und Endzustand unterschiedliche Paritäten besitzen.

Formal entsteht Parität durch den Zusammenhang von Zustand und Übergangsoperator. Ob ein Paritätswechsel möglich ist, hängt von der zugrunde liegenden Wechselwirkung ab. In der Quantenmechanik bestimmen die Paritäten der Übergangsoperatoren, ob ein Wechsel die Parität ändert. Elektrische Dipolübergänge (E1) sind unter Paritätungung ungerade und verbinden Zustände gegensätzlicher Parität; magnetische Dipolübergänge (M1) haben eine Parität, die Parität bleibt erhalten. Folglich ermöglichen E1-Übergänge häufig Paritätswechsel, während M1-Übergänge typischerweise Parität beibehalten.

Schwache Wechselwirkungen verletzen die Parität, das heißt, sie sind nicht invariant unter der Rauminversion. Dadurch können Paritätswechsel auch dann auftreten, wenn starke oder elektromagnetische Prozesse dies nicht erlauben würden. Paritätsverletzungen spielen eine zentrale Rolle in Experimenten zur Paritätsschwäche, etwa in atomaren Paritätsverletzungs-Experimenten, die feine Effekte der schwachen Wechselwirkung sichtbar machen.

In der Festkörperphysik kann sich die Parität der Blochwellenfunktionen bei Parameteränderungen ändern (Bandinversion). Solche Paritätswechsel helfen bei der Bestimmung topologischer Phasen in Materialien wie Topologischen Isolatoren.

Siehe auch Parität, Inversionssymmetrie, Übergangsregeln, Bandinversion. Paritätswechsel liefert wichtige Einsichten in Struktur, Symmetrie und Wechselwirkungen von Quanten systemen.