Cevap : Simetri Yasaları

Aslında , fizik yasalarının uyması gereken simetriler, korunma ilkelerine karşılık gelir 20 Yüzyıl'ın başlarında Emmy Noether tarafından matematiksel olarak ispatlanmış bulunan ve kendi adıyla anılan teoreme göre; örneğin; 'uzayda öteleme ve dönme ile zamanda öteleme' işlemleri altındaki simetriler, sırasıyla; doğrusal ve açısal momentumla enerjinin korunumunu zorunlu kılarlar Bunun neden böyle olması gerektiği, çok basit olarak; 5 yüzyıl Grek düşünürlerinden Joannes Philoponus'un, Aristo'nun 'hareket' konusundaki tezlerini eleştirmek için kullandığı düşünce deneylerinden yararlanılarak anlaşılabilir Şöyle ki, bir cismin; her yerde aynı, yani homojen olduğu varsayılan boş bir uzayda sabit hızla hareket etmekte olduğunu düşünelim Bu cismin hızı herhangi bir noktada değişecek olursa, bu durum; o noktanın, uzayın diğer noktalarından farklı olduğu anlamına gelecek ve homojenlik varsayımı geçerliliğini yitirecektir Dolayısıyla hız değişemez ve momentum korunmak zorundadır Öte yandan; her yönde aynı, yani izotropik olduğu varsayılan boş bir uzayda, belli bir eksen etrafında sabit bir açısal hızla dönmekte olan bir cismin açısal hızı, herhangi bir açısal konumda değişecek olsa; o açısal konumun belirlediği yön, diğerleriyle aynı olmaktan çıkar ve izotropiklik varsayımı geçerliliğini yitirir Dolayısıyla; açısal hız aynı kalmak, açısal momentum da korunmak zorundadır Son olarak, hareket halindeki bir cismin toplam enerjisinin herhangi bir anda değişmesi, o anın diğerlerinden farklı olduğu anlamına gelir ve zaman üzerinde öteleme işlemi altında simetri ilkesi zedelenir Dolayısıyla cismin toplam enerjisi; zamanla değişemez, korunur
Görüldüğü gibi simetri ilkeleri, uzay-zamanın her yerde ve her yönde aynılığının doğal bir sonucu gibi duruyor Bu durum, klasik mekanik için olduğu kadar, kuantum mekaniği için de geçerli Ayrıca, kuantum mekaniksel dalga fonksiyonlarının sağladığı bir simetri daha var

Herhangi bir kuantum mekaniksel sistemi betimleyen dalga fonksiyonundan, sistemle ilgili fiziksel değişkenlerin değerlerinin eldesine yönelik olarak türetilen olasılıklar, dalga fonksiyonunun mutlak değerinin karesiyle verildiğinden; dalga fonksiyonunu ifadesiyle çarpmak sonucu değiştirmez Çünkü
eşitliğine yol açar
Öte yandan dalga fonksiyonunu ile çarpmak, dalga fonksiyonunun fazını kadar ötelemek anlamına geldiğinden; dalga fonksiyonu 'nin, faz ötelemesi işlemi altında değişmediği veya bu işlem altında simetrik olduğu söylenir Asıl varmak istediğimiz ve hiç de açık olmayan sonuç şu ki; kuantum mekaniğinde, faz ötelemesi altında simetri, elektrik yükünün korunumu ilkesine karşılık geliyor Ve elektrik yükü devreye girince, fizik yasalarının sağlaması beklenen bir başka simetri kuralı daha sahneye çıkıyor:
Elektrik yükünün 'eşlenikleştirilmesi' ('conjugation') altında simetri Bu 'yük eşlenikleştirme' işlemi; parçacığın sadece elektrik yükünün işaret değiştirmesi anlamına değil, karşıtının alınması anlamına geliyor
Bildiğimiz gibi her parçacığın bir karşıt parçacığı var Bir parçacıkla karşıtı; aynı kütle ve spine, fakat zıt işaretli paritelere ve elektrik yükü taşıyorlarsa eğer, zıt işaretli yüklere sahipler Bu tanımlama aslında yeterli olmakla beraber, bir hususu daha vurgulamakta yarar var: Karşıt parçacıkların bir araya gelmeleri halinde, birbirlerini yokederek enerjiye dönüşmeleri lazım Örneğin iki nötron aynı kütle ve spine sahip Nötür olduklarından dolayı da, yüklerinin zıt işaretli (+0 ve -0) olduğu söylenebilir Halbuki iki nötron bir araya geldiklerinde, birbirlerini yoketmez Dolayısıyla da birbirlerinin karşıt parçacığı değildirler Nitekim, iki aşağı ve bir yukarı kuarktan oluşan nötronun karşıt parçacığı, iki yukarı karşıt ve bir aşağı karşıt kuarktan oluşan parçacıktır Bu ikisi bir araya geldiklerinde, birbirini yokederek saf enerjiye dönüşür Öte yandan, iki yukarı ve bir aşağı kuarktan oluşan protonun karşıtı; iki yukarı karşıt ve bir aşağı karşıt kuarktan oluşan 'karşıt proton'dur Elektronun karşıtı ise pozitron