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对称性破缺其实是哪里破缺了?

as蓝月儿
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本答案跟P,即宇称破缺无关。P为啥破缺我也不知道。P对称性是指,把自变量x变成-x,则物理性质保持不变(P对称)或者物理性质乘一个负号(P反对称)。常见的相互作用,如万有引力和静电相互作用,在Parity变换下保持不变。但弱相互作用不是如此。这就叫弱相互作用中P破缺或者P不守恒。但量子力学里和量子化学里,P破缺的例子很多。如量子力学中的波函数,以及分子。


下边是SSB的介绍。

可以用我国古代道家的思维举一个例子:一把古琴,你不弹奏它,它就具有所有五音:宫、商、角、徵、羽,的可能。这叫做“先天浑元”,对应完全球对称群。但一旦弹奏,每个时刻就只有一音。这时候对称性就破缺为那一个音代表的对称群了。

另一个例子是圆桌吃饭。十人餐桌上摆了十套餐具,这时候具有高度对称性。但宾主入座之后,席上最牛逼那个人如果是左撇子或者右撇子,会第一个选用自己左边或者右边的餐具。这样的话其他人就只能依次拿自己左边或者右边的餐具,最终变成了餐具在每个人的左边或者右边。本来餐具摆放是无所谓吃饭的人的左或者右的,即处于“左态”和“右态”的叠加态,被选择之后对称性发生了破缺,确定存在于左态或者右态了。

如上选择也发生于氨分子的基态。本来氨分子的基态是双势阱基态,氮原子位于三个氢原子平面左右各一半。这是个纯粹的量子效应。但如果在高温下(不知道要多高温度,可能这时候氨分子先解离了,但我们先不考虑化学反应),双势阱中间的能垒会被热运动抹平,氮原子最可能的状态是位于双势阱中间,即与三个氢原子共平面,失去偶极矩,对应连续相变的高温相;而如果处于低温的话,还有可能把氮原子冻结在双势阱的左边或者右边,氮原子无法达到其真正的基态,同时整个分子的偶极矩可能相对三个氢组成的平面往左也可能往右。这时候就发生了对称破缺。

编辑于 2023-07-31 03:43・IP 属地上海
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