Paritätverletzung

Paritätverletzung bezeichnet das Phänomen, dass die Parität, also die Invarianz gegenüber einer Spiegelung der Raumkoordinaten, in bestimmten fundamentalen Wechselwirkungen nicht erhalten bleibt. Die Parität ist durch den Operator P definiert, der den Ort R auf -R abbildet. Während elektromagnetische und starke Wechselwirkungen Parität im Allgemeinen respektieren, verletzt die schwache Wechselwirkung die Parität nahezu vollständig.

Historisch bedeutend war die Vorhersage der Paritätverletzung durch Chen-Ning Yang und Tsung-Dao Lee im Jahr 1956. Der experimentelle Nachweis folgte 1957 durch Chien-Shiung Wu und ihr Team im Betazerfall von Cobalt-60: Die Emission der Elektronen zeigte eine klare Richtungsabhängigkeit relativ zur Kernspinrichtung, was die Spiegelungssymmetrie bricht.

Ursache der Paritätverletzung ist der V-A-Charakter der schwachen Kopplung in der elektroschwachen Theorie. Sie koppelt bevorzugt linkshändige Fermionen und rechtsgehändige Antifermionen, was zu charakteristischen Asymmetrien in Winkelverteilungen, Polarisationseffekten und bei der Beziehung von Teilchen- und Antiteilchen führt. In Energiehöhen, wo Fermionen nahe an Massebeschleunigung beteiligt sind, gilt der Zusammenhang zwischen Chirality und Helizität als wichtiges Prinzip.

Neben Spitzenexperimenten in Beta- und Zerfällen zeigen auch präzise Experimente in der Atomphysik Paritätveletzungen durch Z0-ähnliche neutralen Current. Solche atomaren Paritätsverletzungen liefern präzise Tests des Standardmodells und liefern Hinweise auf mögliche neue Physik jenseits des Modells.

Paritätverletzung ist ein zentrales Konzept zum Verständnis der schwachen Kraft und ihrer Unterschiede zu elektromagnetischer sowie starker Wechselwirkung; sie steht im Zusammenhang mit neutrino-Eigenschaften und dient als wichtiger Prüfstein moderner Theorien.