Stringtheorie und Symmetrie
Die String-Theorie geht über die Symmetrien wir beobachten, noch mehr Symmetrien zu prognostizieren, die nicht in der Natur beobachtet. Sie sagt voraus, eine notwendige Symmetrie das ist nicht in der Natur beobachtet, genannt Supersymmetrie.
Menu
Eine Änderung der Lage oder Position, die die Eigenschaften des Systems behält heißt ein geometrische Symmetrie(Oder manchmal Translationssymmetrie). Eine andere Form der Symmetrie ist ein innere Symmetrie, das ist, wenn etwas im System kann für etwas anderes und das System (als Ganzes) getauscht werden nicht verändert.
Wenn eine symmetrische Situation bei hoher Energie stürzt in einen niedrigeren Energie Grundzustand das heißt asymmetrisch, es heißt spontane Symmetriebrechung. Ein Beispiel wäre, wenn ein Roulette-Rad dreht sich und verlangsamt in ein # 147-Grundzustand # 148- Der Ball setzt sich schließlich in einen Schlitz in dem Rad -. Und die Spieler entweder gewinnt oder verliert.
Translational Symmetrie: Der gleiche System, anderen Stelle
Wenn ein Objekt hat translationale Symmetrie, Sie können sie verschieben und es weiterhin die gleich aussehen. Objekte im Raum bewegt nicht die physikalischen Eigenschaften des Systems verändern.
Nun ist die potentielle Energie aufgrund der Schwerkraft ändert sich je nachdem, wo ein Objekt ist. eines Objekts Position im Raum bewegen können Auswirkungen auf das physikalische System haben, aber die Gesetze der Physik selbst ändern sich nicht (soweit wir das beurteilen kann). Wenn das Empire State Building, Erde und den Cent über den Rand gehalten (die gesamte # 147-System # 148- in dem Beispiel der potentiellen Energie in den Cent vom Gebäude fallen gelassen) werden alle um den gleichen Betrag in die gleiche Richtung verschoben, es würde keine nennenswerte Änderung des Systems.
Interne Symmetrie: Das System ändert, aber das Ergebnis bleibt gleich
In einem (n innere Symmetrie, eine Eigenschaft des Systems kann ohne Änderung des Ergebnisses des Ergebnisses einer Änderung unterzogen werden.
Zum Beispiel, jedes Teilchen mit seinem Antiteilchen Wechsel - positive Ladungen zu negativen und negativen Ladungen auf positive Veränderung - lässt die elektromagnetischen Kräfte völlig identisch beteiligt. Dies ist eine Form der inneren Symmetrie genannt Ladungskonjugation Symmetrie. Die meisten internen Symmetrien sind nicht perfekt Symmetrien, was bedeutet, dass sie in manchen Situationen etwas anders verhalten.
Spontane Symmetriebrechung: Ein allmählicher Abbau
Physiker glauben, dass die Gesetze des Universums noch mehr symmetrisch zu sein verwendet, aber haben einen Prozess durchlaufen genannt spontane Symmetriebrechung, wo die Symmetrie auseinander im Universum fällt wir beobachten.
Wenn alles perfekt symmetrisch wäre, wäre das Universum ein sehr langweiliger Ort sein. Die geringen Unterschiede im Universum - die gebrochenen Symmetrien - sind das, was die Natur so interessant machen, aber als Physiker an den physikalischen Gesetzen suchen, neigen sie zu finden, dass die Unterschiede relativ klein sind im Vergleich zu den Ähnlichkeiten.
Um spontane Symmetriebrechung zu verstehen, betrachten auf seiner Spitze ein Bleistift perfekt ausbalanciert. Der Bleistift ist in einem Zustand der perfekten Balance, Gleichgewicht, aber es ist instabil. Jede kleine Störung führt dazu, dass sie umfallen. Allerdings, sagt kein Gesetz der Physik welche Richtung der Bleistift fallen. Die Situation ist vollkommen symmetrisch, weil alle Richtungen gleich sind.
Sobald der Stift beginnt zu fallen, aber bestimmte Gesetze der Physik diktieren die Richtung es fallen weiter. Die symmetrische Situation spontan (und für alle Absichten und Zwecke, zufällig) beginnt, in einer bestimmten, asymmetrische Form zu kollabieren. Da das System zusammenbricht, sind die anderen Optionen nicht mehr für das System verfügbar.
Das Standardmodell der Teilchenphysik sowie die String-Theorie (die das Standardmodell als Niedrigenergie-Näherung enthält) prognostiziert, dass einige Eigenschaften des Universums einmal hochsymmetrische waren, aber spontane Symmetrie unterzogen in das Universum jetzt beobachten wir brechen.