La théorie des cordes et de la symétrie

La théorie des cordes va au-delà des symétries nous observons à prévoir encore plus de symétries qui ne sont pas observées dans la nature. Il prédit une symétrie qui est nécessaire pas été observé dans la nature, appelé supersymétrie.

À les énergies que nous observons, la supersymétrie est un exemple de symétrie brisée, mais les physiciens croient que dans des situations de haute énergie, la supersymétrie ne serait plus cassé (qui est ce qui le rend si intéressant à étudier).

Un changement d'emplacement ou de la position qui conserve les propriétés du système est appelé un symétrie géométrique (ou parfois symétrie de translation). Une autre forme de symétrie est un symétrie interne, qui est quand quelque chose dans le système peut être échangé pour quelque chose d'autre et le système (dans son ensemble) ne change pas.

Quand une situation symétrique à haute énergie effondre dans une énergie inférieure niveau zéro qui est asymétrique, il est appelé brisure spontanée de symétrie. Un exemple serait quand une roulette tourne et ralentit dans un “ état fondamental ”. Le ballon se dépose finalement dans une fente dans la roue - et le joueur gagne ou perd soit.

Symétrie de translation: même système, endroit différent

Si un objet a translationnelle symétrie, vous pouvez le déplacer et il continue de regarder la même chose. Déplacer des objets dans l'espace ne change pas les propriétés physiques du système.

Maintenant, l'énergie potentielle due à la gravité varie en fonction de l'endroit où un objet est. Déménagement l'emplacement d'un objet dans l'espace peut avoir un impact sur le système physique, mais les lois de la physique eux-mêmes ne changent pas (pour autant que nous pouvons dire). Si l'Empire State Building, la Terre et le penny tenue sur le bord (l'ensemble “ système ” dans l'exemple de l'énergie potentielle dans la sou rayé du bâtiment) ont tous été déplacé de la même valeur dans la même direction, il n'y aura pas de changement notable dans le système.

Symétrie interne: Le système change, mais le résultat reste le même

Dans un symétrie interne, une propriété du système peut subir une modification sans modifier le résultat du résultat.

Par exemple, en changeant chaque particule avec son antiparticule - évolution des charges positives à des charges négatives et négatif au positif - laisse les forces électromagnétiques impliqués totalement identique. Ceci est une forme de symétrie interne, appelé conjugaison de charge symétrie. La plupart des symétries internes ne sont pas parfaites symétries, ce qui signifie qu'ils se comportent un peu différemment dans certaines situations.

Brisure de symétrie spontanée: Une ventilation progressive

Les physiciens croient que les lois de l'univers utilisés pour être encore plus symétrique, mais sont passés par un processus appelé brisure de symétrie spontanée, où la symétrie tombe en morceaux dans l'univers que nous observons.

Si tout était parfaitement symétrique, l'univers serait un endroit très ennuyeux. Les légères différences dans l'univers - les symétries brisées - sont ce qui rend le monde naturel si intéressant, mais quand les physiciens regardent les lois physiques, ils ont tendance à trouver que les différences sont assez petites en comparaison des similitudes.

Pour comprendre la rupture spontanée de symétrie, envisager un crayon parfaitement équilibré sur sa pointe. Le crayon est dans un état d'équilibre parfait, de l'équilibre, mais il est instable. Toute petite perturbation va l'amener à tomber. Cependant, aucune loi de la physique dit Quelle direction le crayon va tomber. La situation est parfaitement symétrique, car toutes les directions sont égaux.

Dès que les crayons commence à tomber, cependant, les lois de la physique dictent précis la direction qu'il va continuer à baisser. La situation symétrique spontanément (et, pour toutes fins utiles, au hasard) commence à sombrer dans un définitive, la forme asymétrique. Comme le système effondre, les autres options ne sont plus disponibles pour le système.

Le modèle standard de la physique des particules, ainsi que la théorie des cordes (qui inclut le modèle standard comme une approximation de faible énergie), prédit que certaines propriétés de l'univers étaient autrefois très symétrique mais ont subi brisure spontanée de symétrie dans l'univers que nous observons aujourd'hui.