Вот с каким явлением столкнулась физика элементарных частиц в 1956 г. Расскажу коротко об одном опыте. Он состоит в исследовании радиоактивного распада ядра кобальта с атомным весом 60. Это радиоактивное ядро испускает электроны. Куда должны эти электроны лететь? Из соображении симметрии следует, что они должны лететь равномерно и по всем направлениям, в частности столько же вперед, сколько и назад. Ведь нет выделенного направления в пространстве.
Теперь поместим кобальт в магнитное поле, т. е. окружим его соленоидом, по которому идет ток. Теперь есть выделенная ось соленоида, но оба направления ее должны быть равноправны. При этом на опыте оказалось, что электроны летят в основном вперед и в меньшем количестве назад. Этот вывод является потрясающим с точки зрения представления о симметрии «правого» и «левого», потому что если вращать электроны, создающие ток в соленоиде в обратном направлении, то электроны, испускаемые ядром, уже будут лететь в основном назад, так что «правое» и «левое» существенно отличаются.
Этот опыт доказал, что нет симметрии между процессом и его зеркальным отражением. Наблюдаемое явление и было названо нарушением закона сохранения четности.
Еще до опыта, когда вопрос только обсуждался, но прямых экспериментов по несохраиению четности не было, Ландау стал размышлять на тему, возможен ли подобный эффект. Он твердо считал, что пространство не может иметь такой право-левой асимметрии, и вначале думал, что результаты опытов будут отрицательными, а затем пришел к идее о возможности эффекта и без нарушения симметрии пространства. Он сформулировал новый закон симметрии, получивший название (в отличие от закона сохранения четности) закона сохранения комбинированной четности.
Суть его состоит в следующем. Вспомним, что, кроме электронов, существуют такие же частицы, как электроны, но с противоположным электрическим зарядом — позитроны. Каждой частице соответствует своя античастица. Несколько лет назад были открыты антипротоны, антинейтроны и другие античастицы. В обычном веществе атомы состоят из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов. Вообще же законы природы симметричны относительно знака заряда. Можно представить себе такой мир, в котором все наоборот, т. е. атомы состоят из отрицательно заряженных ядер и положительно заряженных электронов. Ни один из известных нам фактов не противоречит этому. Когда мы искусственно создаем частицы, то они возникают и положительными и отрицательными, и частицами и античастицами.
Ландау скомбинировал принцип зеркальной симметрии с этим принципом зарядовой симметрии.