Физическая энциклопедия - спонтанное нарушение симметрии

самопроизвольное нарушение симметрии, выражающееся в том, что физ. система, описываемая ур-ниями движения, к-рые обладают нек-рой симметрией, находится в состоянии, лишённом этой симметрии. С. н. с. происходит в тех случаях, когда симметричное состояние не обладает миним. энергией и поэтому энергетически невыгодно, а наннизшее (с миним, энергией) состояние неоднозначно (вырождено), т.

е. ему соответствует серия решений, каждое из к-рых по отдельности не обладает указанной симметрией (при преобразовании симметрии одно решение этой серии переходит в другое). С. н. с. означает, что реализуется одно из этих решений. Примером С. н. с. может служить простая механич. модель: абсолютно симметричная относительно оси бутылка с выпуклым дном (рис.

), в к-рую строго по оси падает шарик. Условие задачи и ур-ния движения шарика абсолютно симметричны относительно поворота вокруг оси бутылки. Однако результат получится несимметричным: шарик окажется у стенки, в стороне от оси. Исходная симметрия спонтанно нарушилась. Она проявляется лишь в том, что шарик может скатиться в любую сторону от оси, т.

е. наинизшее состояние вырождено относительно поворотов вокруг оси. В квант. теории поля такому нарушению глобальной симметрии отвечает появление ч-ц с нулевой массой и нулевым спином, к-рые наз. голдстоуновскими бозонами. С. н. с. встречается в разнообразных физ. ситуациях. Примерами могут служить потеря устойчивости стержня под действием продольной нагрузки (продольный изгиб) и возникновение спонтанной намагниченности у ферромагнетиков.

Механизм С. н. с. лежит также в основе явлений сверхтекучести и сверхпроводимости. Последоват. метод анализа систем с вырожденным нижним энергетич. состоянием в квант. статистике был развит Н. Н. Боголюбовым в нач. 60-х гг. (т. н. метод квазисредних). В дальнейшем механизм С. н. с. получил широкое распространение в квант. теории поля.

Было показано, что в калибровочных теориях С. н. с. может приводить к появлению конечной массы у безмассовых калибровочных ч-ц (т. н. эффект Хиггса; (см. ХИГГСА ПОЛЕ)). Поэтому механизм С. н. с. лёг в основу единой калибровочной теории слабого и эл.-магн. вз-ствий, где он обеспечивает появление массы у промежуточных векторных бозонов (см.

СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ). .