物理基本定律中的对称性及其破缺
高能物理 - 唯象学
2020-06-26 v1
摘要
自然物理定律中的对称性会导致可观测效应。除规律性与守恒量外,粒子物理在过去数十年将对称性的识别及其明确破缺视为物质基本构成及其相互作用的指导原则。强子的味 SU(3) 对称性引向夸克模型,而全同费米子交换下的反对称要求引向色自由度——夸克与胶子在 SU(3) 定域规范对称性中相互作用的荷。弱相互作用中的宇称不守恒引向具有在电弱 SU(2)xU(1) 对称性弱同位旋规范群下确定变换性质的手征场,其预言了新颖的弱中性流相互作用。CP 不守恒引向三族夸克,开辟了味物理领域。时间反演不守恒已在纠缠中性介子中观测到,且与 CPT 不变性相容。规范反常的消去引向夸克-轻子对称性。中微子被假定以在 beta 衰变中保全能量与角动量守恒。中微子振荡的发现开启了关于其质量起源、混合、离散对称性及整体轻子数破缺的新纪元。轻子生成可能是宇宙中物质-反物质不对称性的来源。夸克与轻子及其相互作用传递者的发现,其可观测量与此标准理论惊人地吻合,是对称性的胜利。规范对称性仅在粒子无质量时才精确。人们需要对称性的微妙破缺,在不影响相互作用的前提下提供质量起源:即 Brout-Englert-Higgs 机制,其产生作为残余的 Higgs 玻色子。当前的开放问题通过搜寻超越标准模型的新物理来应对。
引用
@article{arxiv.2006.13996,
title = {Symmetries and their breaking in the fundamental laws of physics},
author = {Jose Bernabeu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.13996},
year = {2020}
}