CPT-Theorem

Das CPT-Theorem ist ein fundamentales Gesetz der Physik. Es besagt, dass zu jedem Vorgang der spiegelbildlich und zeitumgekehrt betrachtete und zusätzlich durch vertauschen von Materie mit Antimaterie aufgebaute ebenfalls im Einklang mit den Gesetzen der Physik steht und damit möglich ist. Dieser Sachverhalt wird auch als Invarianz der physikalischen Gesetze bezüglich einer CPT-Transformation bezeichnet.

Dieser zweite Prozess geht damit durch das nacheinander Ausführen der folgenden drei Transformationen aus dem ersten hervor:

• C-Transformation: Austausch jedes Teilchens durch sein Antiteilchen und umgekehrt. Dabei wechselt u. a. die Ladung, englisch charge, das Vorzeichen.
• P-Transformation: Inversion aller drei Raumkoordinaten sämtlicher beteiliger Teilchen und Strukturen. Diese Transformation heißt Raumspiegelung oder Paritätstransformation. Das ist identisch mit einer gewöhnlichen Spiegelung, bei der lediglich eine Raumkoordinate invertiert wird, und einer zusätzlichen Drehung um diese Koordinatenachse um 180°.
• T-Transformation: Inversion der Zeitkoordinaten sämtlicher beteiliger Teilchen und Strukturen, so dass der Vorgang zeitumgekehrt abläuft.

Die Gesetze der Physik, die Prozesse beschreiben, bei denen lediglich die Gravitation und die elektromagnetische Wechselwirkung beteiligt sind, bleiben bei jeder einzelnen der drei beschriebenen Transformationen unverändert (invariant). Das ist insbesondere bei allen Vorgängen der Alltagsphysik der Fall. D. h. zu jedem Vorgang sind auch

• der ladungsgespiegelte,
• der spiegelbildliche,
• der zeitumgekehrte,

sowie alle Kombinationen möglich.

Bei Beteiligung der schwachen Wechselwirkung oder der starken Wechselwirkung ist das jedoch nicht mehr der Fall. So sind beispielsweise in der Elementarteilchenphysik Prozesse möglich, deren Spiegelbild nicht mit den Gesetzen der Physik verträglich sind. Man spricht in diesem Fall von einer Verletzung der Spiegelsymmetrie, einer so genannten Paritätsverletzung. Auch Kombinationen von Symmetrien können verletzt sein, so ist beispielsweise in der schwachen Wechselwirkung die CP-Symmetrie verletzt, die einer kombinierten Anwendung von Ladungsumkehr und Raumspiegelung entspricht.

Siehe auch: Parität (Physik), Zeitpfeil