Kleine Korrektur zu
… dass theoretische Überlegungen zwar eine Verletzung der CP-Symmetrie in der Quantenchromodynamik (QCD) forderten …
In der QCD
können mehrere CP-verletzende Terme eingeführt werden. In Summe resultiert ein Winkel
$$ \bar{\theta} = \theta - \text{arg}\,\text{det} \, Y_u Y_d $$
Der erste Winkel parametrisiert eine nicht-verschwindende Selbstwechselwirkung der Gluon-Feldstärke mit der dazu dualen Feldstärke; dieser Term ändert die Bewegungsgleichungen nicht und ist ebenfalls nicht in Störungstheorie sichtbar, d.h. modifiziert nicht die Feynman-Regeln. Es handelt sich um einen rein quantenmechanischen, nicht-störungstheoretischen Effekt
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Der zweite Term entspricht einer nicht-verschwindenden Gesamt-Phase in der i.A. komplexen Yukawa-Matrix
die die Kopplung der Quarks an das Higgs und damit deren Massenterme beschreibt.
Aus der CP-Verletzung resultiert das von Ralf genannte elektrischen Dipolmoment des Neutrons
$$ d_n = e \, g_{\pi NN} \, F(m_i) \, \bar{\theta} $$
wobei außerdem die elektrische Elementarladung, die Pion-Nukleon-Kopplung sowie diverse Massen involviert sind.
Diese CP-Verletzung ist nicht zwingend
notwendig, es ist jedoch
nicht erklärbar, wieso ein Winkel mit prinzipiell erlaubten Wertebereich
$$ 0 \le \bar{\theta} \le 2\pi $$
einen - aus der oberen experimentell bestimmten Grenze des elektrischen Dipolmoment des Neutrons - tatsächlichen Wert von
$$ \theta < 10^{-11} $$
hat.
Dieses
Finetuning ist das große Rätsel.
Eine Lösung ist der Peccei-Quinn-Mechanismus, der eine neue globale Symmetrie einführt, die bei niedrigen Energien spontan gebrochen ist, woraus ein Pseudo-Goldstein-Boson, das Axion, resultiert (vgl. spontane Brechung der chiralen Symmetrie mit den Pionen als Pseudo-Goldstein-Boson). Der Grundzustand des Axions zwingt die Theorie dynamisch in einen CP-symmetrischen Zustand mit verschwindendem Theta-Winkel.
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