如何結合簡單的的例子解釋 對稱性破缺 ?

時間 2021-05-09 10:21:48

1樓:C.Jie

就拿標準模型裡的自發對稱性破缺舉例子,從數學的角度理解就是,higgs場Φ有乙個規範群G的作用,但higgs勢V(Φ)的極小值的集合(其一階導等於0),也就是真空向量w的穩定子群並不是G,而是它的乙個子群H,這樣子G的李代數g就會分離成兩部分,一部分就是破缺生成元也就是H的李代數在g裡的正交補,當我們寫出yang-mills-higgs Lagangian的時候,規範場A與higgs場Φ會通過規範場A誘導的協變導數發生耦合,這時候在Lagrangian裡把higgs場寫成Φ=w+ΔΦ,再固定住乙個酉規範,最後的Lagangian裡會出現d個(等於h的正交補的維數)含有非零係數規範場的Lagangian項,從而對於規範場來說獲得了質量!

2樓:我是民科

比如有週期強迫力和阻尼力的單擺,驅動力比較小的時候相空間是有乙個極限環吸引子,無論什麼初始條件都會落在這個環上,驅動力較大時f和穩定角速度圖會有分叉,極限環有兩個,不同的初始條件有有不同的穩定狀態,這就是對稱性破缺,如果再驅動力大就混沌了。

3樓:領帶先生

假如給你乙個任務,畫兩幅關於雲朵的畫,要求這兩幅畫內容是嚴格一樣的,作畫過程中不允許擦出,撤銷等。

畫1畫一筆,畫2畫一筆,以此類推。

在第七十四筆時,因為突然手抖,畫2的那一筆有點歪斜,於是想辦法在第七十五筆的時候在畫1上向畫2靠攏一些,畫2又向畫1再靠攏一些,但是為了彌補上一筆的手抖,這次的顏色有沒有掌握好,畫1重了點,畫2淡了點。

從此以後,你一直做的事就是彌補這兩幅畫之間的差異,想要讓它們重新回到一樣的起跑線。但是事與願違,為了彌補上一次的失誤,又引入了下一次的差異,於是這樣周而復始的彌補差異的過程,讓你完成了這兩幅畫。

最終的結果是,雖然兩幅畫非常非常像,但是存在不可磨滅的輕微的差異的瑕疵。

從第七十四筆開始,就叫做對稱性破缺。而對稱性破缺也成為了做完兩幅畫的驅動力。

有種說法是,對稱性破缺是整個宇宙的驅動力,因為宇宙是個完美主義者。

4樓:

意思就是對稱性破缺了. 比如你有個圓盤子, 很圓, 有對稱性. 然後bia di一下掉地上摔壞了, 盤子就破卻了, 對稱性也消失了.

5樓:申成

自發對稱性破缺和電子內稟自旋同出一轍。大概就是認為上帝踢了一腳。其實這個論點值得商榷的。

其一電子自旋有其內在組織,不是內稟的,引力是引起其主要自旋的動力。其二自發對稱性破缺是粒子內部發生了變化。在低能級中顯示的更為明顯。

6樓:

想象一群人去飯店吃飯,每個人座位面前的餐桌上都擺著乙個盤子,每個盤子配著一雙筷子,假如盤子左邊和右邊的筷子距離盤子一樣遠近,沒法區分哪雙筷子配哪個盤子。像下圖樣這樣在大圓桌上圍成一圈

此時每個人都可以選擇拿起左邊的或者右邊的筷子使用,左右是對稱的。

一旦有人拿起了筷子,比如有個左撇子拿起了自己面前盤子左邊的筷子,那麼其他人也必須拿起左邊的筷子,此時左右對稱的對稱性破缺了。

7樓:panda

說個生活中的例子吧。

我的襪子很多,大概一天一換乙個月不用洗襪子。襪子有些是同款甚至同顏色,只是印花左右不一樣。

時間長了,總會因為各種原因,不能找到正好是一雙的襪子,從最開始的同款同顏色兩個左腳/右腳,到不同款的左右腳,到不同顏色的左右腳,到不同款+不同顏色的兩個左腳/右腳,到最後只要長度一致,就能強行配對。

整個襪子系統的對稱性不可逆地逐漸降低,算是對稱性破缺的一種吧。總有各種因素導致這種對稱性的破壞,因此這個過程可以認為是自發的。

襪子系統的自發性對稱破缺,差不多就是這個樣子。

8樓:神淚一光

簡單的講就是不對稱!

精確的說就是不完全對稱。

比如,乙個香蕉是不對稱的。乙個原本對稱的蘋果,被咬了一小口(不管多小多大),他還對稱嗎。有一點對稱,但是又不完美對稱。這就是對稱性破缺。完。

9樓:自學生

乙份和一對=三方統一的系統基準模型。空間的正反方向是上下前後左右的三方一對,思想是正中的一方,都是三方一對系統的基準模型。

10樓:張力

相變就是對稱破缺。通俗理解就是剛開始所有粒子全都是混亂的,每乙個粒子都有自己的朝向,所以整體看來是各向同性的,對稱破缺就是在這個基礎上所有粒子突然都朝著同乙個方向,所以就變成各向異性了。

11樓:liyouxi

其實很簡單,講乙個離散的例子:你去朋友家做客,主人問你:「喝茶 ?

還是喝咖啡?」,你說:「隨便!

」(這時,你給出了乙個對稱的哈密頓H),主人在廚房裡想到剛有人送了上等好茶,於是給你端出一杯茶,你們就獲得了乙個破缺了對稱性的結果。

12樓:

2023年之前,人們普遍相信物理定律是左右對稱的,即任物理過程的映象也是完美可能的物理過程,事實上,大多數物理學家堅持自然定律的映象對稱性(

或「宇稱不變性」)應是不言面喻的。但2023年,李和

楊14開始質疑(我們將在這節末尾談原因)是否對此假設有任何實驗的檢驗。在文獻裡尋找之後,他們吃驚地發現雖然在強和電磁過程中有大量的宇稱不變的證據,在弱作用的情形卻沒有證實。他們提出乙個後來由吳健雄在同年晚些時候完成的測試去檢驗這件事。

在這個著名實驗裡,放射性鑽60核被仔細地設定,使它們的自旋指向z。鑽60經貝塔衰變,(C0→N+e+v,),吳記錄了輻射出的電子的方向。她發現大多數的子來自「南邊的」方向,與核自旋相反。

這就是那時所看到的。而這個簡單的觀察卻有令人吃驚的應用。對此推測我們檢驗同一過程的映象過程。

核子以相反的方向旋轉;其自旋指向向下。而電子(鏡子裡)仍然向下出射。因此在鏡子裡更喜歡在與核子自旋同樣的方向輻射。

因此這是乙個其映象不在自然界發生的物理過程;明顯地,字稱在弱作用中不是不變的。如果是的話,在吳的實驗中的電子應該以相等的數目從「北」和「南」方向出射,但它們沒有。

拋棄宇稱對物理學家產生了深刻的影響有些是災難性的,而其他則是令人振奮的。破缺不是乙個小的效應;它實際上是「最大的」。不止侷限於鈷的貝塔衰變;一旦你發現了它,宇稱破壞實際是弱力的乙個標誌。

這在中微子的行為中表現得最為充分。在角動量理論中,量子化的軸習慣上選z軸。當然,z軸的方向選

取完全依賴我們,但如果我們處理乙個在實驗室裡以速度υ執行的粒子,乙個自然的選擇是其自己:為什麼不把z軸選為運動方向?相對這個軸m,/Ss的數值叫作粒子的螺旋度。

因此個自旋1/2的粒子有螺旋度+1(m=1/2)或-1(m,=-1/2);我們稱前者為「右手」而後者為「左手」。差別並不太深刻,由於這不是洛倫茲不變的。假設我有乙個右手電子向右運動,而某個人從乙個向右以大於v的速度執行的慣性系觀察它從

此人的角度,電子是向左執行;而其仍以同樣的方式旋轉,因此這個觀察者將說它是個左手電子。換句話

說,你可以通過簡單地改變你的參考係來把乙個右手電子轉化成左手電子。這就是我所說的含義,差別不是洛倫茲不變的。但如果我們應用同樣的論據到乙個中微子時先暫取其為零質量的,它以光速執行,

因此沒有觀察者能比它執行得更快—將會怎樣呢?不可能通過進到乙個更快的運動的參考係來使乙個(零質量)中微子「改變運動方向」,因此中微子的螺旋度(或任何其他零質量粒子)是洛倫茲不變的。這是乙個確定和基本的性質,它不是觀測者參考係的人為產物。

確定乙個給定中微子的螺旋度成為乙個重要的實驗課題。直到20世紀50年代中期,每個人都假設所有中微子的一半應是左手的,另一半是右手的,就像光子那樣。後來實際發現的確是:

中微子是左手的;

反中微子是右手的。

當然很不容易直接測量中微子的螺旋度;去做檢測相當難。然而有乙個利用兀的衰變相對間接的方法:m

兀變成謬子加謬子中微子,如果兀是靜止的,繆子和反中微子背對背出射。進一步,因為兀的自旋為零,繆子和反中微子的自旋必須反向排列。因此如果反中微子是右手的,繆子也必須是右手的(在兀靜止系)—這確實是實驗所做的發現。

測量繆子的螺旋度因

此使我們能確定反中微子的螺旋度。同樣地,在丌衰變中,反繆子總是左手的,而這意味著中微子是左手的。相反地,考慮中性兀,兀變成光子加光子。

另外在任何給定的衰變中,兩個光子必須具有同樣的螺旋度。但這是電磁過程,它遵從宇稱守恆,因此平均說我們得到同樣多的右手光子對和左手光子對。不像中微子;它們只通過弱作用相互作用,且每個都是左手的;中微子的映象不存在。

這就是你可能要詢問的明顯映象對稱性的破缺。

13樓:

比如:空間對稱性。乙個原子可能擁有更高的空間對稱性,但是,當它自發組成一堆原子時,往往只擁有更少的對稱性。

就好比:簡單立方晶格的對稱性遠遠低於空間完美對稱性的要求。此時,從各個角度看,會看到不一樣的結構。

這就是說:原子從單原子變成原子群時,對稱性自發破缺了。

14樓:Yang Hui

就是基態破缺了哈密頓量的對稱性,比如乙個體系具有SO(3)的對稱性,但是基態卻只有繞z軸的對稱性。

想象乙個墨西哥帽,本來在零這一點對稱性最高,但是系統會選擇某乙個不為零的值作為真空,這就是對稱性自發破缺,此時有很多態和基態能量一樣通過對稱性聯絡起來,這就是Goldstone mode。

15樓:

我用當時群論課上老師講得乙個例子來解釋一下:

比如有個人小A,正常情況下,我們可以近似的認為,他左臉和右臉是對稱的,也就是宇稱不變。然而,有一天,小A頭痛,想在額頭上貼快膏藥,這時候他面臨乙個問題:到底是貼左邊,還是右邊?

因為左右是對稱的,所以無論貼左邊還是右邊,沒啥差別,對吧?但是,小A只能選一邊貼。最終,假設小A把膏藥貼在了右邊的額頭上,於是左臉和右臉就不一樣了(因為右臉多了個膏藥),而小A的這種行為,是自發性的,沒有人強制他如何,因此,這就是自發性對稱性破缺。

16樓:FOREST.Z

對稱破缺,說白了就是體系的對稱性降低了。舉個簡單的粒子,磁到非磁的轉變就發生了對稱破缺(最開始自旋指向沒有定向,所以對稱性高,但是所有電子自旋指向相同的時候對稱性降低),而朗道認為對稱破缺的邊界可以通過序參量來區分,這就是朗道二級相變理論。

高讚給了自發對稱破缺的說明,當然我個人覺得這個例子比一般的例子更有意思一些。

拉氏密度的對稱性包括形式的對稱性都沒有破缺,破缺的是基態。

原本基態處於拋物線的底部,這樣對稱性保持的很好,但是一些特殊的場他們的基態並不是我們想象中的拋物線,但是量子場論有乙個基本的假設,就是認為場是有無窮自由度的,而一般處理簡併的情況,我們都會考慮要用兩個簡併的波函式取構造總的,量子場論也不例外,基態的線性組合他的對稱性是保持的,但是量子場論同樣認為,沒有這樣的線性疊加,我們要的態都是一些單粒子態(如果是疊加的,那就改變場,反正最後我們要的必須是單粒子態)。這就好比你轉動的鉛筆有c_,但是當鉛筆倒下來的時候,必然倒向某個位置,但是倒向某個特定的方向以後,對稱性變了,C_沒了,這就是自發對稱破缺的核心。

\sigma=\nu+\phi,就表示你選定了乙個基態,然後讓粒子處於這個基態附近,這一項替換後會造成對稱破缺,當然高讚選擇了乙個實標量場,但是希格斯當初是在復標量場中引入對稱破缺,這樣amplitude mode是有質量的,他的基態就是希格斯場,他的激發就會產生希格斯玻色子。而phase mode是無質量激發,為了解決這個問題,希格斯當初的思路是,規範場有乙個多餘的規範自由度,所以我們選定規範,從而將這個無質量激發消除掉,而後你會發現,規範場獲得額質量,也就是A^2前面是有係數的。這個過程就是將phase mode吸收進規範場,規範場的自由度增加,復標量場只剩下振幅這個自由度,所以總的自由度並沒有變。

另外要說明一點\sigma^2前面的係數決定了質量,但是必須是負的係數才能直接得到,高讚給出的sigma^2前的係數為正,難道說明質量為im?複數?其實不是,這告訴我們要費點心思去找一下這個基態,這樣才能獲得真正有意義的質量項,這是造成基態從拋物線變成墨西哥帽的原因,這也是引起對稱破缺的原因,說白了還是基態的對稱性降低了,但是基態的線性組合的對稱性可以不變。

對稱性原則和對稱性破缺原理是否是矛盾的?

M Spectre 先說我對你問題的理解 對稱性原則 是指很多物理規律都是對稱的,即要求它們在某些變換下不變。比如牛頓第二定律就具有 連續 空間平移對稱性,連續 空間旋轉對稱性和 連續 時間平移對稱性,薛丁格方程也是。而 對稱性破缺原理 是指很多物理現象來自於對稱性的破缺,比如聲子是由於平移對稱性破...

如何理解自發對稱性破缺中的 自發 ?

申成 宇宙中所有的法則看起來是那麼的無序,但是一旦深究下去,我們可以看到無序中隱含著有序。自發對稱性破缺就是乙個很好的例子。科學界一直認為我們的世界應該是絕對稱的大到人的臉部,小到微觀粒子。但是自從發現了對稱性破缺後發現這個世界沒有想象的那麼完美。也是啊,如果沒有對稱性破缺,我們的世界還有正負電子嗎...

如何理解量子力學中的時間反演對稱性?

FOREST.Z TH k T dagger H k with sigma up down T is the time reversal symetry TRS operator or the representation of TRS which satisfied TT dagger I. 鄭青...