Kendiliğinden Simetri Kırılması (spontaneous symmetry breaking)

Fiziksel bir sistemin uyarılmış bir durumu ile minimum enerjideki taban durumu farklıdır. Sistemin uyarılmış durumda sahip olduğu simetrisi taban durumunda ortadan kalktığında, simetrisi kendiliğinden kırılır. Yani, kendiliğinden simetri kırılması bir sistemin uyarılmış durumda sahip olduğu simetrisinin taban durumunda ortadan kalkmasına verilen addır.

Kendiliğinden (spontan) simetri kırılması, simetrik bir fiziksel sistemin asimetrik bir duruma dönüşmesiyle meydana gelen bir simetri kırılma işlemidir. Özellikle, hareket denklemleri veya Lagrangian simetrilere uyan sistemleri tarif edebilir; fakat düşük enerjili vakum çözümleri aynı simetri göstermez. Sistem bu vakum çözümlerinden birine gittiğinde, tüm Lagrangian bu simetriyi korumasına rağmen, simetri vakum çevresindeki bozulmalar için kırılır. (Temel yasalar simetri dönüşümü altında değişmezdir.)

Kristaller, mıknatıslar ve geleneksel süperiletkenler gibi maddenin fazları ve basit faz geçişleri kendiliğinden simetri kırılmasıyla açıklanabilir. Dikkate değer istisnalar içinde, fraksiyonel kuantum Hall etkisi gibi maddenin topolojik fazları gösterilebilir.

Kendiliğinden simetri kırınımı için simetrik bir tepenin tam üzerine yerleştirilmiş bir futbol topu örnek gösterilebilir. Bu sistem uyarılmış durumdadır ve (sağa-sola göre) simetriktir. Sistem kendi haline bırakıldığında (ve yerçekimi veya top ile tepe arasında kütle çekimi var iken) top ya sağa veya sola düşecektir ve eski simetrik durum kendiliğinden kırılmış olacaktır.

Skaler bir alan için Lagrangian eşitliği,
L = ½ (m f) (m f) – ½ m2 f2
½ m2 f2   kütle terimidir
f skaler alanı için Lagranjiyen,
L = T – V = ½ (m f)2 – (½ m2 f2 + ¼ l f4)
V(f) = ½ m2 f2 + ¼ l f4
T: sistemin toplam kinetik enerjisi, V: sistemin potansiyel enerjisi, l: Lagrange çarpanıdır.

 (a) m2 > 0 ® tek minumum vardır ve f =0’dır (taban, vakum durumu), (b) m2 < 0 ® iki minumum vardı ve vakum durumunda f sıfır değildir; sistem bu minimumlardan bir tanesinde bulunmayı seçerse simetri kırılmış olur


https://en.wikipedia.org/wiki/Spontaneous_symmetry_breaking

11 Şubat 2020


GERİ (standart model; teoriler birleşecek mi??)