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对称与破缺

对称破缺(英文名:broken-symmetry)的概念在上世纪六七十年代就被引入基本粒子物理学,用最简单的话来说,该观念使数学形式保持对称,而使物理结果保持不对称。“标准模型”就建立在具有对称破缺的规范理论的基础之上。其中需要注意的是,系统表现的对称性减少,通常与相变相关。

对称的观念古已有之,它影响了人类早期的音乐、美术等各种艺术形态,进入19世纪,对称开始对科学界产生重要影响,成为晶体学、分子学、化学、物理学等现代科学的中心观念。

在经典物理学中,各种形式的对称定律已经确认和应用,然而直到量子力学出现,对称原理才担任起一个本质性的角色。

物理学定律此前一直显示出左右之间完全对称,这种对称可以形成为一种守恒定律,称之为宇称(P)守恒,1954年出现的θ-τ难题却导致了宇称不守恒定律的提出,杨振宁和李政道因此项工作共同获得了1957年诺贝尔物理奖。

解决宇称不守恒的办法一度是引进电荷C,得到CP守恒,而芝加哥大学的克罗宁(JamesCronin)和普林斯顿大学的菲奇(ValLFitch),却于1964年在中性K-介子衰变中发现CP破坏,他们也因此获得了1980年诺贝尔物理奖。

安德烈沙卡洛夫的观点

苏联的核物理学家安德烈沙卡洛夫在1967年指出,CP破坏一定是宇宙物质不对称的起源。我们知道,除了能量以外,宇宙中的“原材料”可以归结为正物质和反物质两种,物理学家认为大爆炸产生了相同数量的正反物质,但为什么目前来看,正物质占据了统治性地位呢?对称破缺正试图解释这一现象。

朝永振一郎的观点

很本分、很深刻的一位物理学家

南部阳一郎出身东京大学物理系,师承1965年诺贝尔物理奖得主朝永振一郎,二战后不久赴美,1956年开始任教于芝加哥大学。2008年10月7日物理奖宣布后不久,芝大的网站即迅速更新了头条,庆贺他们又多了一位诺奖获得者。


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