破缺的对称性
标准模型 U(1)规范对称自发破缺机制
标准模型 U(1)规范对称自发破缺机制标准模型 U(1) 规范对称自发破缺机制标准模型是粒子物理学中描述基本粒子及其相互作用的理论框架，而 U(1) 规范对称自发破缺机制则是标准模型中的重要概念之一。
本文将重点探讨 U(1) 规范对称自发破缺机制的原理和影响。
一、U(1) 规范对称性U(1) 是表示一个单位长度的圆周的数学结构，而在粒子物理学中，U(1) 规范对称性表示物理理论在 U(1) 变换下不变。
具体来说，它要求物理系统的拉格朗日量在 U(1) 变换下具有不变性。
二、规范场和轴子U(1) 规范对称性导致存在一个相应的规范场，该规范场传播着一种被称为轴子（axion）的粒子。
轴子是一种中性粒子，不带电荷，但会参与强相互作用。
它的存在对物理现象具有重要影响。
三、规范对称自发破缺在自发对称破缺机制中，物理系统在低温下的真空态会选择一个不再具有 U(1) 对称性的状态，这导致了规范对称自发破缺。
具体来说，当轴子的势能曲线形状呈现双井势时，真空态会从对称的零场态转变为一个能量较低的非零场态。
四、轴子的重要性轴子在理论和实验中都具有重要的作用。
首先，在量子色动力学中，由于有轴子的存在，QCD 的拓扑缺陷能够得到解释。
其次，轴子在宇宙学中也扮演着关键角色，可以解释暗物质、强子谱问题等。
此外，轴子还可以通过实验证据进行探测，例如通过引力波的观测等手段。
五、实验探测轴子的探测是当今粒子物理学的热点研究之一。
科学家们使用了多种方法来寻找轴子。
例如，实验室中可以通过高强度的磁场和激光场等手段来产生和探测轴子。
此外，一些天文观测设备，如望远镜和引力波探测器等，也可以用于轴子的间接探测。
六、未来展望随着技术的不断发展和实验手段的改进，对于 U(1) 规范对称自发破缺机制和轴子的研究将进一步深入。
科学家们将不断探索轴子的性质和行为，并希望最终验证轴子的存在，以进一步完善理论框架。
总结：U(1) 规范对称自发破缺机制是标准模型的重要概念之一，涉及到轴子的产生和相应的物理现象。
宇宙中的时间箭头时空对称性的破缺
宇宙中的时间箭头时空对称性的破缺时间箭头是指时间的流动方向，即从过去到未来的单向性。
而时空对称性则是指空间中的物理系统在空间的不同位置具有相同的性质。
这两个概念在我们的日常生活中似乎是常识，然而，在宇宙中，时间箭头的存在以及时空对称性的破缺却引发了科学家们的深思与研究。
一、时间箭头的存在时间的流动方向似乎是显而易见的，人们普遍认为时间是从过去到未来流动的。
我们的记忆只会出现在过去，而未来则是未知之数。
尤其是热力学第二定律进一步强调了时间箭头的存在。
热力学第二定律提出了一个著名的“熵增原理”，即宇宙的熵（混乱度）在时间中一直增加。
这一定律被广泛地接受，并被视为时间箭头存在的证据之一。
然而，尽管我们感受到了时间箭头的存在，科学家对于时间箭头的根本原因仍存在争议。
有一种观点认为，时间箭头的存在源于宇宙大爆炸，即宇宙开始于一个高度有序低熵的状态（类似于一个细致平衡的初始条件），随着时间的流逝，宇宙趋向于高熵状态，导致了时间的流动方向。
二、时空对称性的破缺时空对称性是指，物理学中的基本规律在时空的不同位置具有相同的形式。
例如，相同的物理现象在地球上和月球上具有相同的规律性。
这种对称性使得物理学研究具有普适性和推广性。
然而，科学家们的实验和观测发现，时空对称性并非始终成立。
量子力学的研究表明，在微观尺度上，一些基本粒子的行为违背了时空对称性。
例如，一种名为K中子的粒子在弱作用力下会发生不对称的衰变，而其反粒子K'中子在相同条件下则具有相反的衰变模式。
这种现象被称为CP破坏 (CP-violation)，是时空对称性的一个显著破缺。
这种时空对称性的破缺引发了科学家们的深思与研究。
一种解释是，宇宙的早期阶段存在着所谓的波尔兹曼双态，即物质和反物质在宇宙演化的过程中以不同的速率生成和湮灭，导致了CP破坏现象。
这一理论得到了实验的进一步验证和支持。
三、时间箭头与时空对称性的关系虽然时间箭头和时空对称性是两个不同的概念，但它们之间却有着密切的联系。
对称性破缺
对称性破缺对称性破缺是一个跨物理学、生物学、社会学与系统论等学科的概念，狭义简单理解为对称元素的丧失；也可理解为原来具有较高对称性的系统，出现不对称因素，其对称程度自发降低的现象。
对称破缺是事物差异性的方式，任何的对称都一定存在对称破缺。
对称性是普遍存在于各个尺度下的系统中，有对称性的存在，就必然存在对称性的破缺。
对称性破缺也是量子场论的重要概念，指理论的对称性为真空所破坏，对探索宇宙的本原有重要意义。
它包含“自发对称性破缺”和“动力学对称性破缺”两种情形。
中文名对称性破缺外文名Symmetry Breaking目录1. 1简介2. 2系统3. 3物理4. ▪超对称5. ▪弱作用规范6. ▪ 11维空间1. 4生物2. ▪手性破缺3. ▪ Salam 假说4. ▪局限性5. 5耗散分岔6. 6反馈机制1. 7举例2. ▪宇称不守恒3. ▪贝纳德对流4. ▪意大利怪钟5. ▪重子与反重子6. ▪生物界应用1. ▪真空不空2. ▪对称性破缺也叫CP破缺3. 8社会简介李政道认为对称性原理均根植于“不可观测量”的理论假设上；不可观测就意味着对称性，任何不对称性的发现必定意味着存在某种可观测量。
李政道说：“这些‘不可观测量’中，有一些只是由于我们目前测量能力的限制。
当我们的实验技术得到改进时，我们的观测范围自然要扩大。
因而，完全有可能到某种时候，我们能够探测到某个假设的‘不可观测量’，而这正是对称破坏的根源。
这和“对称性破缺则是由‘宏观’走向‘微观’而展现事物差异性的方式”哲学观点是一致的。
假如没有对称性破缺，这个世界将会失去活力，也将是单调、黯淡的，也不会有生物。
自然界同样也存在着诸多对性破缺的例子。
比如：弱作用力下的宇称不守恒、粒子与反粒子的不对称、手性分子的对称性破缺等等。
系统耗散理论在解释生命分子手性起源中取得了较大成功，这也是本书所拥护的观点；近些年也得到更多的实验支持。
普利高津（Prigogine）认为，在远离平衡的条件下，一个开放的物理化学体系可以通过分支现象，从原先空间均匀的各向同性状态发展到集中都是稳定的但时空特性可能不同的有序状态，即由无序中产生有序。
弦理论镜像对称性破缺的动力学机制
弦理论镜像对称性破缺的动力学机制引言：弦理论是目前最有希望成为统一描述宇宙微观物理的理论之一。
在弦理论框架下，镜像对称性被认为是一个基本的对称性。
然而，研究表明，在特定的条件下，弦理论中的镜像对称性可以被破坏。
本文将探讨弦理论中镜像对称性破缺的动力学机制。
1. 弦理论中的镜像对称性弦理论认为，宇宙的基本要素不再是点状粒子，而是一维细长的弦。
在弦理论中，存在着一种非常特殊的对称性，即镜像对称性。
根据镜像对称性，存在两种类型的弦：左手性和右手性弦。
两种弦之间通过镜像对称性相关联，它们具有相同的物理性质。
镜像对称性在空间维度和超弦理论中都起着重要的作用。
2. 镜像对称性的破缺然而，一些研究表明，在特定的条件下，弦理论中的镜像对称性可以被破坏。
镜像对称性的破缺可以从两个层面来理解：弦自身的动力学机制和背景场的影响。
2.1 弦自身的动力学机制弦的动力学机制决定了其振动模式和特性。
在某些情况下，不同振动模式的耦合可以导致镜像对称性的破缺。
例如，在超对称弦理论中，弦的超对称性可以与其中一些振动模式相耦合，从而导致左手性和右手性弦之间的物理性质不再相同。
2.2 背景场的影响背景场在弦理论中扮演重要角色，它们可以影响弦的振动和相互作用。
一些背景场的存在可以破坏弦理论中的镜像对称性。
例如，在早期宇宙演化中，由于背景场的引入，镜像对称性可以被临时破坏。
3. 动力学机制的研究方法为了研究弦理论中镜像对称性的破缺动力学机制，物理学家采用了多种方法和技术。
其中包括路径积分方法、共形场论、对偶性等。
这些方法可以帮助我们理解和描述镜像对称性的破缺过程，揭示弦自身和背景场之间的相互作用。
4. 实验验证与观测意义弦理论的实验验证一直是物理学家们的追求目标。
在镜像对称性破缺的研究中，实验验证也具有重要的意义。
通过实验观测，我们可以验证弦理论中的破缺机制是否与自然界一致，进一步探索弦理论和镜像对称性的精确性和适用性。
结论：弦理论镜像对称性的破缺是一个引人深思的问题。
镜像对称破缺导致物质不对称性
镜像对称破缺导致物质不对称性镜像对称破缺是指在物理系统中，对称性在镜像操作下发生破缺。
而物质的不对称性是指物质世界中左右对称性的破缺。
在自然界中，物质的不对称性是普遍存在的，并且对我们的生活和宇宙的演化起着至关重要的作用。
物质不对称性最早被发现于1956年，当时非洲裔物理学家李政道和杨振宁提出了弱相互作用的CP破缺理论。
他们发现，弱相互作用在粒子衰变中存在不对称性，这导致了物质世界中的手性（左右）不对称性。
在粒子物理学中，手征性是指粒子或场的旋量性质。
左手性粒子与右手性粒子在手征变换（镜像操作）下会相互转化。
然而，在自然界中观察到的粒子只有左手性，这意味着自然界中存在手征性的破缺。
手征性破缺的一个关键原因是引入了手征对称性破缺的赝标量场，即赝标量。
赝标量场在标量场的定义下进入了弱相互作用的拉格朗日量中。
赝标量的存在对粒子衰变有着重要的影响。
例如，考虑K介子的衰变过程，按照CP标称守恒的原理，K介子和反K介子具有相同的衰变率。
然而，实验观测到K介子和反K介子的衰变率并不相等，这就暗示了CP对称性的破缺和物质不对称性的存在。
为了解释物质不对称性，物理学家沃尔夫冈·帕乌利和沃尔夫冈·克莱因提出了帕乌利-克莱因理论，也被称为有效拉格朗日量理论。
在这个理论中，他们引入了带有手征对称性破缺的角标量场，这些场对粒子衰变起到重要的作用。
帕乌利和克莱因的理论为解释物质不对称性提供了一个非常有力的框架。
他们的理论预测了存在手征对称性破缺的新粒子，并在实验中得到了验证。
这一发现对粒子物理学和宇宙学产生了深远的影响。
物质不对称性不仅存在于微观世界中，也在宏观世界中得到了验证。
例如，地球上的分子和生物分子都有手性，这样的不对称性在化学和生物学中起着重要的作用。
虽然粒子物理学和天体物理学的实验证据表明了物质不对称性的存在，但我们对其起源和机制的理解仍然有限。
物理学家们付出了很多努力来解释物质不对称性。
一种可能的解释是宇宙学中的早期宇宙条件，例如大爆炸后不久的宇宙对称性破缺事件。
对称性破缺
对称性破缺是一个跨物理学、生物学、社会学与系统论等学科的概念，狭义简单理解为对称元素的丧失；也可理解为原来具有较高对称性的系统，出现不对称因素，其对称程度自发降低的现象。
对称破缺是事物差异性的方式，任何的对称都一定存在对称破缺。
对称性是普遍存在于各个尺度下的系统中，有对称性的存在，就必然存在对称性的破缺。
对称性破缺也是量子场论的重要概念，指理论的对称性为真空所破坏，对探索宇宙的本原有重要意义。
它包含“自发对称性破缺”和“动力学对称性破缺”两种情形。
简介李政道认为对称性原理均根植于“不可观测量”的理论假设上；不可观测就意味着对称性，任何不对称性的发现必定意味着存在某种可观测量。
李政道说：“这些‘不可观测量’中，有一些只是由于我们目前测量能力的限制。
当我们的实验技术得到改进时，我们的观测范围自然要扩大。
因而，完全有可能到某种时候，我们能够探测到某个假设的‘不可观测量’，而这正是对称破坏的根源。
这和“对称性破缺则是由‘宏观’走向‘微观’而展现事物差异性的方式”哲学观点是一致的。
假如没有对称性破缺，这个世界将会失去活力，也将是单调、黯淡的，也不会有生物。
自然界同样也存在着诸多对性破缺的例子。
比如：弱作用力下的宇称不守恒、粒子与反粒子的不对称、手性分子的对称性破缺等等。
物理学中几何对称与抽象对称对称性破缺可以理解为原来具有较高对称性的系统，出现不对称因素，其对称程度自发降低的现象。
或者用物理语言叙述为：控制参量λ跨越某临界值时，系统原有对称性较高的状态失稳，新出现若干个等价的、对称性较低的稳定状态，系统将向其中之一过渡。
和前面群论提到几何对称操作中旋转、反映、反演相似，在物理学中则是电荷对称、时间反演、空间反映，的对称操作就是C、T、P。
CTP也存在对称与破缺。
按照诺特定理，守恒量意味着对称性；在物理学上不仅仅有几何的对称还有抽象的对称。
比如：电荷守恒定律涉及抽象的性质而非动力学的性质，它对应着抽象的对称性；还有保守力在保守场中的做功，这些就是规范对称。
论自发对称破缺
论自发对称破缺在物理学中，自发对称破缺是一种非常重要的现象。
它描述了一种物质系统从一个对称状态发生变化，变成另一个非对称状态的过程。
这种现象首先在基本粒子物理学中被描述出来，然后又被广泛应用于凝聚态物理学、化学、生物学等领域。
本文将对自发对称破缺现象进行探讨和分析。
一、自发对称破缺的基本原理自发对称破缺是指在一个系统中出现了由于局域过程引起的全局非对称性，而这个非对称性并没有在系统的宏观物理规律中体现出来。
例如，一个完全对称的圆形塑料薄膜，在贴附在一个光滑表面上后弯曲成一个圆锥形，这时圆锥的轴线就代表了一个显著的方向，这个方向是原本对称的圆形塑料薄膜所不具备的。
同样的，破坏水平对称的平衡位置，一个弹簧会有向下的趋势。
从整个系统的角度来看，弹簧有向下方向的倾向，这个方向就是系统的非对称性。
但是，在弹簧弹性势能和外加力之间的平衡关系中，并没有出现这个非对称性。
二、自发对称破缺现象的应用自发对称破缺现象的应用非常广泛，尤其是在凝聚态物理学方面。
磁性、超导、自旋玻璃转变等现象都是由于自发对称破缺造成的。
例如，C60分子在低温下可以表现出超导的性能，这个超导现象就是由于自发对称破缺造成的。
同样的，在铁磁性材料中，铁磁自旋规整的极化方向也是由于自发对称破缺的结果。
生物学研究中自然界的一些对称破缺现象，如对称的草丛中，有些面向更多阳光的方向，这也和自发对称破缺原理有关。
三、自发对称破缺的意义自发对称破缺的意义在于它提供了很多重要的物理学解释。
例如，在超导这个领域，我们只需要关心电路中电流的宏观运动规律，而不必考虑每一个电子的细节。
同样的，对于一个磁体，我们只需关注宏观磁场的产生规律，并且不必对每一个电子的磁性定向进行复杂的计算。
这种宏观物理学模型建立的前提就是对称性的破缺。
当对称性被破坏时，我们就能更快、更有效地预测出现的现象。
四、自发对称破缺和普适性自发对称破缺现象具有普适性，它是不依赖于物质的种类的。
有些物理现象只在某些物质体系中出现，而自发对称破缺并不在乎物质的种类。
探寻自然界的对称性与对称破缺机制（精品）
探寻自然界的对称性与对称破缺机制日常生活中处处可见对称和对称破缺的例子。
自然界本身就充满了各种对称性，如许多动物的左右对称性、太阳的转动对称性、海星的五重对称性和雪花的六重对称性等。
然而，不同种类的粒子、不同种类的相互作用，乃至人类生存的时空和物质世界以及整个复杂纷纭的自然界（包括人类自身），却都是对称性破缺的产物，如生命起源过程中ＤＮＡ的左右镜像对称破缺等。
杨振宁曾以“２０世纪物理学的主旋律：量子化、对称性和相因子”为题做专题报告。
李政道也曾多次强调指出：“２１世纪物理学的挑战是：夸克禁闭，对称和对称破缺。
”周光召也曾多次谈到：“对称性和对称破缺是世界统一性和多样性的根源。
”事实上．对称性和对称破缺在自然科学研究中起着非常重要的作用，对称性破缺已成为具有普适性的重大科学问题。
对称性、守恒律和对称破缺物理学中的对称性是指一个系统的一组不变性。
数学上利用群论来研究对称性。
自然界的许多对称性本身就是物理的，如分子的转动与反射、晶格的平移等。
对称性可以是分离的（即具有有限的数目，如八面体分子的转动），也可以是连续的（即具有无限的数目，如原子或核子的转动），还可以是更一般的和抽象的，如ＣＰＴ不变性（即粒子一反粒子变换、左右镜像变换和时间反演对称性），以及与规范理论相关的对称性。
对空间性质进行变换所对应的对称性称为空间对称性．对时间性质进行变换所对应的对称性称为时间对称性。
与时间和空间相独立的变换所体现的对称性称为内部对称性。
内部对称性又分为整体对称性和局域对称性。
揭示宇宙世界所具有的各种类型的对称性是物吴岳良：研究员，副所长，中国科学院理论物理研究所，北京１０００８０。
ＷｕＹｕｅｌｉａｎｇ：Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ＶｉｃｅＤｉｒｅｃｔｏｒ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ０ｆ．１１ｌｅｏｒｅｔｉｃａｌＰｈｙｓ—ｉｃｓ，ＣＡＳ，Ｂｅｑｉｎｇ１０００８０．◆吴岳良理学的重要任务之一。
在粒子物理学中，对称性决定了相互作用。
爱因斯坦的狭义相对论就是由庞加莱（Ｐ０ｉｎｃａｒ６）群结构所决定的描述时间与空间对称性的理论。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
破缺的对称性
2019年10月7日北京时间下午5点45分,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将本年度的诺贝尔物理学奖的一半授予美国芝加哥大学的南部阳一郎(Yoichiro Nambu),以表彰他发现了亚原子物理中对称性自发破缺的机制,奖项的另一半由日本高能加速器研究机构(KEK)的小林诚(Makoto Kobayashi)和京都大学的益川敏英(Toshihide Maskawa)分享,以表彰他们发现了对称性破缺的起源,并由此预言了自
然界中至少有3个夸克家族存在.?
人类对对称性的兴趣可以追朔到远古时期.从古希腊文明到现在的日常生活,从美丽的雪花、达?芬奇的油画、各种漂亮的装饰图案、植物的花、叶,到令人惊叹的建筑物如鸟巢、水立方等,人们无时无刻不在感受着对称性带来的美感.对
称性是指如果一个操作或变换使系统从一个状态变到另一
个与之等价的状态,或者说系统的状态在此操作或变换下不变,我们就说该系统具有对称性.例如,一个呈现六角图案的雪花,当旋转60o时,人们看到的形状与旋转前是完全一样的,我们就说该图案具有6重旋转对称性;对正常的人体来说,则具有明显的镜面反射对称性等.对称性描述的数学语言是19世纪由数学家建立起来的群论(group theory).在20世纪,群论作为一个有力工具在物理学研究中得到了重要而广泛
的应用,并由此导致了许多重大的科学发现和物理理论的建页 1 第
立,如狭义相对论,质子、中子、正电子和其他一些基本粒子的发现,标准模型,弱作用中的宇称不守恒等,这些成果均获得了诺贝尔物理学奖.?
现在知道,物理学中的对称性意味着守恒律的出现.当系统由于某种原因失去了原有的对称性后,一定会进入到另一个与以前完全不同的状态,这就是对称性破缺的概念.例如,当体重差不多的两个小孩在玩跷跷板时,两个小孩分坐两端,在静止状态下,跷跷板保持水平状态,达到平衡;当一个小孩离开后,跷跷板失去平衡,有小孩的一端着地,另一端则必然上翘,使原来的水平状态被打破,原有的对称性就发生了破缺.又比如,水是各向同性流动的液体,水分子在水中沿各个方向运动皆可,但当温度下降到零度以下时,水结成了冰,水分子在冰中按一定的择优方向排列,形成了冰的几何结构,对称性降低,不再保持原来水中各向同性的对称性,即发生了对称性破缺.?
对称性破缺是贯穿凝聚态物理始终的一个重要的基本概念.在凝聚态物理学中,对称性的破缺就意味着有序相的出现.例如,水结成冰后,水分子在冰中的分布比在水中更有序.另一个典型的例子是铁磁性材料,人们有时俗称为吸铁石或磁石,在这类材料中,由于磁性原子之间的交换作用,使之具有
自发磁矩,对外呈现出磁性,称为磁有序;但当温度升高到一个临界温度(称之为居里温度)以上时,磁性原子的磁矩在热页 2 第
运动的作用下呈现出混乱的排布,导致铁磁性材料失去磁性,这个状态称为顺磁性,在没有磁场时,其磁矩排布是一种无
序状态.在顺磁状态下,磁矩分布杂乱无章,具有较高的对称性,在居里温度以下时,磁矩朝某一个方向择优分布,出现磁有序,对称性随之降低,原有的对称性发生破缺,出现了有序相,对外显示出磁性.这种对称性的缺失无需外来的激励,称为对称性自发破缺(spontaneously symmetry breaking),因此,铁磁有序相的出现必然伴随着对称性的自发破缺.
凝聚态物理中另一类重要的材料是超导体,即在某一临界温度以下,这类材料处于超导态,会失去电阻,呈现零电阻特性,同时对磁场具有排斥作用.超导材料表现出的性质称为超导电性.超导材料在电力传输、低温制冷、磁悬浮运输、高能粒子加速器、储能、精密测量、微波器件、逻辑元件等领域具有广阔的应用前景.目前铜氧化物高温超导体的临界温度已达到160K左右,并已经在很多领域得到了大量的实际应用.超导态也是一个对称性自发破缺的态.1957年,美国3位物理学家John Bardeen,Leon Cooper和Robert Schrieffer对超导电性的起源给出了令人信服的解释,现在被称之为BCS
超导电性理论,并于1972年获得诺贝尔物理学奖.该理论指
出,两个具有相反动量和相反自旋的电子通过与晶格振动相互作用可以结成电子对,称为Cooper对,超导电性来源于这些电子对在动量空间中的凝聚,超导态是Cooper对的凝聚态.页 3 第
由于Cooper对破坏了原来电子-声子系统满足的U(1)规范对称性,因此,超导态是一个U(1)规范对称性自发破缺的态,在其激发谱中有一个能隙.BCS理论在基本粒子物理、核物理、宇宙学等学科中有重要的应用.?
BCS理论出现以后,Nambu想要去理解超导态中的规范对称性是如何破缺的,探讨其中是否还蕴藏更深层次的道理.结果
他花了大约两年的时间,利用量子场论的框架,推导出了BCS 理论的结论.通过考虑对顶角的辐射修正,他发现超导态中
的规范不变性仍然存在,表征规范不变性的Ward恒等式可以建立,只是以非线性的方式来实现.这样,超导态中的所有计算都可以在规范不变下进行,从而发现了在场论表述下的对称性自发破缺.Nambu在对BCS理论的处理中,发现存在着一个具有零能量和动量的态,称为无质量的声子,当把库仑场
考虑进去以后,这些无质量的声子就变成了有质量的等离激元.?
1960年,Nambu提出在基本粒子的量子场论中也存在着对称性自发破缺,通过引入某种未知场的真空期望值,与超导态
相类比,建立了强相互作用理论.在假定手征对称性具有很
小的明显破缺时,发现π介子有一个小的质量,比其他尺度
小得多,并推导出了表征轴矢量、π介子衰变常数以及π介子与核子间耦合的GT关系,计算出了π介子与核子间的散射截面,发现与实验符合.π介子是一个复合粒子,当对称性页4 第
没有明显的破缺时,该复合粒子就变成了无质量
的.J.Goldstone利用标量场做了类似的计算,得到了真空期望值,发现能谱中也有一个无质量的粒子,现在被称作Nambu-Goldstone玻色子.在基本粒子理论中,手征对称性是整体对称的,而整体对称性的破缺会导致出现无质量的粒子;在超导电性理论中,对称性是规范不变的,这会导致有质量
的态出现.1964年,F.Englert,R.Brout,以及P.W. Higgs分别提出了相对论规范理论,他们发现自发破缺的规范对称性没有产生一个无质量的粒子,而是给出了一个有质量的标量态,现在被称为Higgs玻色子,它是迄今为止在实验上尚未观测到的唯一的标准模型粒子.2019年9月10日,在欧洲核子中心开始运行的大型强子对撞机(LHC),有希望提供实验证
据证实Higgs粒子存在与否(LHC运行9天后,由于连接加速器中两个磁体间的电路出现问题,导致机械故障,引起液氦
泄露,现在正在抢修,预计2009年能重新运行).随后,Nambu 及其合作者提出了强相互作用的基本理论应该是基于SU(3)规范群的非阿贝尔规范理论.非阿贝尔规范理论是由杨振宁
和Robert Mills于1954年首先提出的,现在被称为
Yang-Mills理论,已经成为人们统一自然界电磁、弱、强和引力四种相互作用中前三种作用的数学基础.2019年,美国Clay数学研究所悬赏100万美元奖金征集四维时空中量子Yang-Mills方程的解,时值今日该问题尚未破页 5 第
解.Gerhard 't Hooft和Martinus Veltman证明了即使规范对称性自发破缺,非阿贝尔规范理论也是可重整化的.杨振宁和Nambu等人的工作引发了一系列有关非阿贝尔规范理论的后续的重大发现,如电弱理论、渐进自由、量子色动力学、夸克混合等.
页 6 第。