Спонтанное нарушение симметрии

Заметим, что симметрия этих исходных уравнений проявляется в двух отношениях. Во-первых, низшее устойчивое состояние вырождено состояние, полученное из исходного любым поворотом системы кристаллографических осей, также будет устойчивым состоянием. Во-вторых, при повышении температуры выше точки плавления изотропия состояния восстановится — кристалл превратится в изотропную жидкость. Эти два свойства являются общими для всех явлений спонтанного нарушения симметрии. [c.297]

Дадим общие определения. Состоянием со спонтанным нарушением симметрии называется такое устойчивое Состояние физической системы, симметрия которого ниже симметрии уравнений (и граничных условий), описывающих это состояние. Напомним, что симметрия по определению тем выше, чем больше количество преобразований, относительно которых симметрия имеет место. [c.297]

Главные свойства спонтанного нарушения симметрии таковы [c.297]

Примеры спонтанного нарушения симметрии кристалл, ферромагнетик, сверхпроводник. [c.297]

Приведем еще один механический пример спонтанного нарушения симметрии. Рассмотрим движение неквантовой нерелятивистской материальной точки в силовом поле с потенциальной энергией [c.297]

Таким образом, в низшем энергетическом состоянии р = О, г (и) = па/2Ь имеет место спонтанное нарушение симметрии. При уменьшении параметра а до значений а < О решение (7.23) исчезает, а решение г = О становится минимумом. Спонтанное нарушение симметрии снимается. [c.298]

Но если узлы на рис. 7.21 и им подобные реально существуют, то в вакууме возможны процессы типа изображенного на рис. 7.24, в которых из ничего рождается электронно-позитронная пара и фотон, которые некоторое время спустя ничем же и поглощаются. Проблема таких, как их называют, вакуумных петель до сих пор остается не решенной математической задачей. С одной стороны, как мы только что указывали, соответствующие этим петлям узлы вносят экспериментально наблюдаемый вклад в такие хорошо изученные явления, как комптон-эффект. С другой стороны, если бы в вакууме все время хаотически рождались и исчезали такого рода образования, то на них, например, происходило бы беспорядочное рассеяние света. Но свет, даже идущий от удаленных галактик, при прохождении через пустое пространство рассеяния явно не претерпевает. Однако, если вакуум представляет собой наинизшее энергетическое состояние, то рассеяние на нем свободных частиц запрещено законами сохранения. Исходя из этого, сейчас считают, что вакуумные петли ничем себя не проявляют в вакууме, но могут проявлять себя наблюдаемым образом, например, в присутствии внешних полей ). Наконец, именно сумма вакуумных петель приводит к отмеченному в 2, п. 10 и описываемому в 8, п. 15 явлению спонтанно нарушенной симметрии вакуума. [c.328]

В заключение всей главы об элементарных частицах отметим, что существует заманчивая идея объединить в единую калибровочную теорию три взаимодействия — сильное, электромагнитное и слабое, так, чтобы все различие между ними было обусловлено спонтанным нарушением симметрии вакуума. Предпосылкой к такому объединению служит глубокое сходство основных элементарных частиц и элементарных узлов всех теорий — в каждой теории элементарный узел содержит две фермионные линии и одну векторную бозонную. Проведение этой идеи в жизнь наталкивается на очень серьезные трудности, как математические, так и физические. Основная физическая трудность состоит в неизбежном появлении многих лишних частиц, не укладывающихся в совокупность имеющихся опытных данных. Эти лишние частицы, как правило, могут иметь массы, намного превышающие массы известных частиц. [c.429]

Возникновение диссипативных структур или высокоупорядоченных образований (рисунок 1.21), обладающих определенной формой и характерными пространственно-временными "размерами", связано со спонтанным нарушением симметрии и возникновением структур с более низкой степенью симметрии по сравнению с пространственно однородным состоянием. Это возможно только в условиях, когда система активно обменивается энергией и веществом с окружающей средой. Именно спонтанное нарушение симметрии приводит к образованию вихрей Тейлора, ячеек Бенара, эффекту полосатой или лятнисюй окраски животных, доменной структуре в твердых телах, спиргшевидиой структуре сколов кристаллов, периодическим химическим реакциям и т.н. [c.63]

В физике элементарных частиц состоянием со спонтанно нарушенной симметрией считается вакуум. В современной теории вакуум — не пустота, а состояние квантовой материи с наинизшей плотностью энергии. В упомянутых в 1, п. 7 объединенной теории слабых и электромагнитных взаимодействий и в единой кварк-глюонной теории сильных взаимодействий спонтанное нарушение вакуума является одним из краеугольных камней. В этих теориях исходные уравнения для этой квантовой материи обладают существенно более высокой симметрией, чем вакуумное решение. Спонтанное нарушение симметрии вакуума является довольно сильным и имеет место для всех типов взаимодействий. Даже различие интенсивности сильных и электромагнитных взаимодействий получается как эффект спонтанного нарушения. Тем не менее, как будет видно ниже, особенно в 7, п. 4, остатки этих исходных или, как их часто называют, высших симметрий убедительно проявляются во многих аспектах. На основе высших симметрий было сделано много оправдавшихся фундаментальных предсказаний (существование й -бариона ( 4, п. 5), спектр шармония ( 7, п. 5), существование слабых нейтральных токов и т. д.). Поэтому гипотеза о спонтанном нарушении симметрии вакуума пользуется всеобщим признанием, даже несмотря на то, что ее сколько-нибудь последовательная количественная трактовка до сих пор отсутствует. [c.298]

Аналогичные особенности иояплятотся у соотв. ф-ций Грина для систем с др. видами вырождения. Такие же соотношения справедливы и в KnaiiTonoii теории поля, где в случае спонтанного нарушения симметрии возникают частицы нулевой массы (см. Голдстоуна теорема). [c.217]

В.месте с тем в построении реалистич. модели В. о, имеются трудности, связанные с описанием скалярных частиц — т. н. Хиггса бозонов, наличие К-рых в теории обеспечивает (за счет Хиггса. кеханиз.ча) спонтанное нарушение симметрии и возникновение масс у про.межуточных векторных бозонов (переносчиков слабого взаимодействия), лептонов и кварков. В существующих моделях состав мультиплетов кварков, лептонов и скалярных частиц и спектр их масс не фиксируются си.м.метрие , а вводятся в теорию феноменологическя, Серьёзные трудности вызывает также объяснеппе различия на 12 порядков. масштабов расстояний, на к-ры1 происходит нарушение едино] симметрии G и си.чмет. рии ЭСВ (т. н. проблема иерархии). [c.254]

ГОЛДСТОУНОВСКИЕ БОЗОНЫ — бозоны с пулевой массой и нулевым спином, существование к-рых в теориях со спонтанным нарушением непрерывной группы симметрии (см. Спонтанное нарушение симметрии) вытекает из Голдстоуна теоремы. Примеры Г. б. в нерелятивистской квантовой теории ын. тел спонтанному нарушению симметрии изотропного ферромагнетика относительно вращений трёхмерного пространства соответствуют магноны, спонтанному нарушению калибровочной симметрии в сверхтекучем гелии — фонопы и т. д. [c.501]

Др. возможность непротиворечивого использования К. п. дают модели со спонтанно нарушенной симметрией (см. С понтанное нарушение симметрии). [c.232]

Возможность существования К.-г. п. тесно связана с возможным спонтанным нарушением симметрии физ. вакуума в температурной квантовой хролоданамике (КХД) и с асимптотической свободой — убыванием эфф, цветового заряда с уменьшением расстояния между цветными частицами, с ростом темп-ры и/яли плотности. Т. о., в рамках КХД можно ожидать возникновения нек-рой критич. (предельной) темп-ры (плотности), выше к-рой существование ядерной материи невозможно. [c.339]

При фазовом переходе 2-го рода происходит спонтанное нарушение симметрии — в низкотемпературной фазе оказывается отличным от нуля т. н. параметр порядка (вектор намагниченности в ферромагнетиках, вектор поляризации в сегнетоэлектриках и т. п.). При темп-рах, близких к точке фазового перехода Tf., параметр порядка сильно флуктуирует, причём характерный размер флуктуации (корреляц. радиус f.) неограниченно растёт по мере приближения к [c.61]

Юкавские взаимодействия — связи с гипотетич. хигг-совым бозоном (возможно несколькими) предполагают существование правых компонент Н. и/илн дополнит, мультиплетов скалярных бозонов. Эти взаимодействия при спонтанном нарушении симметрии дают массы Г1., и, [c.262]

ПАРАМЕТР ПОРЯДКА — термодинампч. величина, характери.эующая дальний порядок в среде, возникающий в результате спонтанного нарушения симметрии при фазовом переходе. Равновесный П. п. равен нулю в неупорядоченной фазе и отличен от нуля в упорядоченной. При фазовом переходе 2-го рода П. п. непрерывно возрастает от нулевого значения в точке перехода, а при переходе 1-го рода сразу принимает конечное значение. Если переход происходит из неупо-рядоч. состояния с группой симметрии G в упорядоченное состояние с пониженной группой симметрии Л G, то П. п. в равновесии инвариантен относительно преобразований из группы Н, но преобразуется по представлению группы G, отличному от единичного. Вблизи точки фазового перехода 2-го рода Т ., где П. п. мал, он преобразуется по одному из неприводимых представлений группы G-, вклад остальных представлений, согласно Ландау теории, мал по параметру т = 1 — [c.534]

Простота этой картины в нек-рых случаях нарушается. Так, если в третьем из приведённых выше лагранжианов взаимодействия с безразмерными константами связи векторное поле имеет массу М, то возможно образование безразмерной комбинации с её участием и свойство П. исчезает. В реальных случаях этой оговоркой, по-видимому, можно пренебречь, поскольку известные массивные векторные поля (И -и Z-бозонные) имеют калибровочную природу, а калибровочные поля первоначально безмассовы и приобретают массу в результате спонтанного нарушения симметрии, при к-ром свойство П. не нарушается. Осложнения могут также возникнуть для калибровочного взаимодействия фермионов, не сохраняюп его чётность. В этом случае приходится иметь дело с т. н. аномалиями. С учётом этих оговорок безразмерность констант связи есть необходимое и практически достаточное условие П. [c.565]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...