明显对称性破缺

在理论物理学里，明显对称性破缺（explicit symmetry breaking）是对称性破缺的一种。假若系统的哈密顿量或拉格朗日量本身存在一个或多个违反某种对称性的项目，导致系统的物理行为不具备这种对称性，则称此为明显对称性破缺。这术语特别适用于大致具有对称性、违反对称项目很小的系统。

这类的项目有许多种可能的来源：

在理论或实验的基础上，直接加入破坏对称项目。最著名的例子，如量子场论中的弱相互作用破坏了宇称的对称性。这项预测由杨振宁与李政道首先在1956年提出，隔年吴健雄便经由实验证实了这项预测。杨振宁与李政道也因这项贡献而获得1957年的诺贝尔物理奖。^[1]再举一个例子，塞曼效应的原子谱线分裂，因为外磁场所造成的摄动项目使得哈密顿量不再具有对称性。
量子场论的重整化可能会造成对称性破缺。例如，重整化会造成手征性异常（chiral anomaly），即违反强相互作用手征对称性（chiral symmetry）的异常。^[2]^[3]
由于量子场论的不可重整效应，可能会出现对称性破缺。现代场论的观点认为所有理论都只是有效理论，只是所谓的终极理论的低能量近似。终极理论可能不遵守有效理论的拉格朗日量所具有的对称性。这种对称性又称为“意外对称性”。在高能量区域，意外对称性可能会被打破。^[3]

明显对称性破缺与自发对称性破缺大不相同，后者的定义方程满足对称性，但是系统的最低能量态（真空态）打破了这对称性。^[4]

塞曼效应[编辑]

1896年由荷兰物理学家彼得·塞曼发现了处于外磁场的原子，其谱线的分裂现象，这称为塞曼效应。

这原子的哈密顿量为

H=H_{0}+H_{B}

；

其中， $H_{0}$ 是原子的零摄动哈密顿量， $H_{B}$ 是由外磁场 $\mathbf {B}$ 造成的摄动。

这摄动的形式为

H_{B}=-{\boldsymbol {\mu }}\cdot \mathbf {B}

；

其中， ${\boldsymbol {\mu }}$ 是原子的磁矩。

这物理系统的 $H_{0}$ 具有空间对称性（球对称性或对于某平面的对称性），但是外磁场 $\mathbf {B}$ 设定了特别方向（例如，垂直于对称平面），打破了对称性，因此产生谱线的分裂现象。

参阅[编辑]

参考资料[编辑]

^ The Nobel Prize in Physics 1957. 诺贝尔基金会. [2012-01-04]. （原始内容存档于2006-07-09）.
^ Weinberg, Steven. 22. The Quantum Theory of Fields, Volume 2: Modern Applications. Cambridge University Press. 2005. ISBN 978-0521670548.
^ ^3.0 ^3.1 Brading, Katherine; Castellani, Elena, Symmetries in Physics: Philosophical Reflections illustrated, Cambridge University Press: pp. 321ff, 2003 [2012-09-25], ISBN 9780521821377, （原始内容存档于2014-07-01）
^ Castellani, E. (2003) "On the meaning of Symmetry Breaking" in Brading, K. and Castellani, E. (eds) Symmetries in Physics: New Reﬂections, Cambridge: Cambridge University Press

[nobel-1] The Nobel Prize in Physics 1957. 诺贝尔基金会. [2012-01-04]. （原始内容存档于2006-07-09）.

[2] Weinberg, Steven. 22. The Quantum Theory of Fields, Volume 2: Modern Applications. Cambridge University Press. 2005. ISBN 978-0521670548.

[Brading-3] 3.0 ^3.1 Brading, Katherine; Castellani, Elena, Symmetries in Physics: Philosophical Reflections illustrated, Cambridge University Press: pp. 321ff, 2003 [2012-09-25], ISBN 9780521821377, （原始内容存档于2014-07-01）

[4] Castellani, E. (2003) "On the meaning of Symmetry Breaking" in Brading, K. and Castellani, E. (eds) Symmetries in Physics: New Reﬂections, Cambridge: Cambridge University Press

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