שבירת סימטריה ספונטנית – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ הסרת תו כיווניות
מ אחידות במיקום הערות שוליים
שורה 1:
ב[[פיזיקה]], '''שבירת סימטריה ספונטנית''' היא מצב שבו התאוריה [[סימטריה|סימטרית]], אך המצב של מערכת מסוימת בתאוריה אינו סימטרי; המצב שובר את הסימטריה ההתחלתית של התאוריה.
 
ב[[תורת השדות|בתורת השדות]] (ניסוח פורמלי), שבירת סימטריה ספונטנית היא מצב של חוסר-[[סימטריה]], שאינו נובע מ[[חבורת סימטריות|חבורת הסימטריות]] של המערכת, אלא מאי-סימטריה של [[מצב היסוד]] של המערכת (מצב של [[אנרגיה]] מינימלית), וזאת בניגוד לשבירת סימטריה מפורשת (explicit symmetry breaking), שבה חוסר הסימטריה נובע מחבורת הסימטריות עצמה.
 
שבירת סימטריה ספונטנית היא תופעה המתרחשת ב[[פיזיקת חלקיקים]] ([[מנגנון היגס]]) וב[[פיזיקת מצב מעובה|פיזיקת המצב המעובה]] ([[פרומגנטיות]]), כמו גם בבעיות יומיומיות: לדוגמה, [[חמורו של בורידן|בעיית חמורו של בורידן]] שבה חמור ניצב בדיוק באמצע בין שתי ערמות אוכל; המצב סימטרי לחלוטין, ובכל זאת החמור יבחר אחת מהן.
שורה 9:
[[תורת השדות הקוונטית]] משתמשת ב[[שדה (פיזיקה)|שדות]] לתיאור [[חלקיקי יסוד|חלקיקי היסוד]]. ניתן לאפיין מודל פיזיקלי של חלקיקים על ידי [[לגראנז'יאן]] שאיבריו מכילים את השדות המתאימים לחלקיקי המודל. המבנה של הלגראנז'יאן חוזה את תכונותיהם של החלקיקים ואת ה[[אינטראקציה]] בין חלקיקים שונים.
 
במסגרת [[תורת הכיול]] (gauge theory) ניתן להפעיל [[פעולת חבורה על קבוצה|פעולות]] מסוימות על השדות של הלגראנז'יאן כך שהוא לא ישתנה. פעולות אלו קרויות טרנספורמציות כיול, והן מגדירות חבורת סימטריות המהווה [[חבורת לי]]. מספר היוצרים ה[[אינפיניטסימל]]יים של החבורה קובע את מספר [[בוזון כיול|בוזוני הכיול]] של המודל.{{הערה|יוצרים אינפיניטסימליים אלו אינם מהווים יוצרים (generators) במובן המתמטי. הם מיוצגים על ידי [[מטריצה הרמיטית|מטריצות הרמיטיות]] שמהוות איברים של [[אלגברת לי]]. בעזרת היוצרים הללו (<math>\ T^a</math>) ניתן לבנות איבר אינפיניטסימלי של החבורה בצורה הבאה: <math>\ g(\alpha)=1+i\alpha^a T^a + O(\alpha^2) </math>, כאשר <math>\ \alpha^a</math> הם פרמטרים אינפיניטסימליים. מספר היוצרים האינפיניטסימליים שווה ל[[ממד (מתמטיקה)|ממד]] של ההצגה הצמודה (adjoint representation) של החבורה.}}.
 
כל עוד הסימטריה מדויקת, לבוזוני הכיול של המודל אין [[מסה]]. כך למשל, השדות שמופיעים בלגראנז'יאן של ה[[כרומודינמיקה קוונטית|כרומודינמיקה הקוונטית]], שמתארת את פעולתו של [[הכוח הגרעיני החזק]], סימטריים תחת טרנספורמציות כיול המהוות איברים של החבורה (3){{כ}}SU. לחבורה זו יש שמונה יוצרים ולכן קיימים שמונה בוזוני כיול חסרי מסה הנושאים את הכוח הגרעיני החזק. בוזונים אלו קרויים [[גלואון|גלואונים]]. באופן דומה, ה[[פוטון]] הוא בוזון כיול חסר מסה שקיומו נובע מהסימטריה של שדות לגראנז'יאן ה[[אלקטרודינמיקה קוונטית|אלקטרודינמיקה הקוונטית]] לטרנספורמציות כיול המהוות איברים של החבורה (1){{כ}}U, שיש לה יוצר אחד. אולם, ל[[בוזוני W ו-Z]], הנושאים את [[הכוח הגרעיני החלש]], יש מסה, ולכן [[אינטראקציה]] זו לא ניתנת לתיאור בעזרת סימטריה מדויקת.