Αυθόρμητο σπάσιμο της συμμετρίας
αγγλικά : Spontaneous symmetry breaking
γαλλικά :
γερμανικά :
Το αυθόρμητο σπάσιμο της συμμετρίας είναι μια διαδικασία με την οποία ένα φυσικό σύστημα σε συμμετρική κατάσταση καταλήγει σε ασύμμετρη κατάσταση. Συγκεκριμένα, μπορεί να περιγράψει συστήματα όπου οι εξισώσεις κίνησης ή η Λαγκραντζιανή υπακούουν στις συμμετρίες, αλλά οι λύσεις κενού χαμηλής ενέργειας δεν παρουσιάζουν την ίδια συμμετρία. Όταν το σύστημα πηγαίνει σε μία από αυτές τις λύσεις κενού, η συμμετρία σπάει για διαταραχές γύρω από αυτό το κενό, παρόλο που ολόκληρη η Λαγκραντζιανή διατηρεί αυτή τη συμμετρία.
Η εικόνα απεικονίζει ένα περιστροφικά συμμετρικό δυναμικό. Ως μηχανικό ανάλογο, αυτό το δυναμικό μπορεί να θεωρηθεί ως μια επιφάνεια στην οποία κυλά μια μπάλα, για παράδειγμα τον εσωτερικό καμπύλο πυθμένα μιας φιάλης ή ένα σομπρέρο. Σε αυτήν την περίπτωση, το δυναμικό εξαρτάται από δύο συντεταγμένες θέσης x και y. Στη φυσική των σωματιδίων, αντί για τις συντεταγμένες θέσης, λαμβάνεται υπόψη ένα σύνθετο πεδίο ϕ (ή δύο πραγματικά πεδία ϕ 1 και ϕ 2). Μια συγκεκριμένη τιμή αντιστοιχεί σε μια διαμόρφωση πεδίου από την οποία μπορούν να γίνουν προβλέψεις για μεταβλητές που θα παρατηρηθούν στο πείραμα.
Αυτό το δυναμικό έχει σταθερές τοπικές ελάχιστες τιμές σε έναν ολόκληρο κύκλο γύρω από τον άξονα συμμετρίας, στο «κάτω μέρος» του δυναμικού. Στο μηχανικό ανάλογο, αυτά είναι τα μέρη όπου μπορεί να ξεκουραστεί μια μπάλα. Στη φυσική των σωματιδίων, οι ελάχιστες τιμές αντιστοιχούν σε διαμορφώσεις που το πεδίο μπορεί να αναλάβει σε κενό Γι 'αυτό μιλάμε για τον «κύκλο κενού». Τα τοπικά ελάχιστα και τα μέγιστα του πεδίου είναι όπου το πρώτο παράγωγο του δυναμικού (η κλίση) εξαφανίζεται
Αυτό συμβαίνει στον κύκλο γύρω από την προέλευση με την ακτίνα u
Επιπλέον, υπάρχει μια ασταθής σταθερή κατάσταση ακριβώς στο κέντρο της πιθανής επιφάνειας, στην κορυφή του εξογκώματος. Υποτίθεται τώρα ότι η μπάλα ή το γήπεδο είναι αρχικά σε αυτήν την κατάσταση. Με την παραμικρή διαταραχή, η μπάλα θα κυλήσει από αυτό το σημείο και τελικά - φρεναρισμένη από τριβή - σταματήσει σε ένα σημείο στον ελάχιστο κύκλο. Παρομοίως, το πεδίο θα αλλάξει αυθόρμητα από την ασταθή κατάσταση (το λεγόμενο «ψευδές κενό») σε μια σταθερή βασική κατάσταση στο κύκλωμα κενού. Ωστόσο, η διαμόρφωση έχει χάσει την περιστροφική συμμετρία της («διακοπή συμμετρίας»), καθώς το σύστημα έχει αποφασίσει για μια συγκεκριμένη θέση στον κύκλο, η οποία ως εκ τούτου διακρίνεται από όλες τις άλλες θέσεις στον κύκλο.
Το αυθόρμητο σπάσιμο τηε ολικής συνεχούς συμμετρίας έχει ως αποτέλεσμα το θεώρημα του Goldstone. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε σπασμένο γεννήτορα της ομάδας συμμετρίας υπάρχει ένα βαθμωτό μποζόνιο Goldstone μηδενικής μάζας.
Το θεώρημα του Goldstone δεν ισχύει για τις τοπικές συμμετρικές θεωρίες βαθμίδας. Αντ 'αυτού, υπάρχει το φαινόμενο του μηχανισμού Higgs, στο οποίο τα πεδία βαθμίδας αλληλεπιδρούν με ένα βαθμωτό πεδίο Higgs.
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License
