破缺对称性

本文对物理学中的破缺对称性及其引起对称性破缺的机理进行讨论和分析,同时还介绍了在规范理论中占重要地位的自发破缺对称性.     

Higgs机制的历史发展研究

Ｈｉｇｇｓ真空对称性自发破缺的思想在现代物理学中占有十分重要的地位，本文揭示了这一重要思想是如何从固体物理研究中移植到粒子物理学中的；并成为粒子物理学的重要观念的，最后指出：这一思想的发展改变了人们对对称性探索的传统方式；以及我们应从Ｈｉｇｇｓ机制发展中所获得的启示。     

物理学中的对称性理论

群论是现代数学中概括性最强,对数学领域影响最大的分支之一。直到本世纪初,特别是狭义相对论的建立,群论才引起物理学家的重视。为了将群论中对物理学有用的部分引入物理学,并形成物理学的体系,许多人做了一些有益的工作。本文在此基础上总结出五条对称性原理——对称性与守恒量关系原理;对称性与张量关系原理;对称性与特殊性关系原理;对称性与物理学理论关系原理;对称性破缺原理。     

宇称不守恒开创了对称性破缺研究的新纪元

20世纪开始于对称性研究,宇称不守恒开创了研究对称破缺的新纪元.主要探讨了粒子和相互作用中的对称性及其破缺;阐述了精确符合强子的质量公式和强弱相互作用分别与质量、寿命之间的对称性;最后讨论了普遍的对称性及其破缺.这些新发现是科学和社会发展的重要标志.     

强子对撞机上中性top-pion介子产生过程(pp(p)→Π_t~0Π_t~0,bΠ_t~0)的研究

描述电弱相互作用的电弱统一模型即Glashow-Weinberg-Salam(GWS)模型和描述强作用的量子色动力学(QCD)组成了粒子物理学中的标准模型(SM).迄今为止,它是大家普遍承认的最好的描述弱、电、强3种相互作用的理论,大量实验成功地验证了这一模型.但是,其电弱理论中为产生电弱对称性破缺而引入的Higgs粒子,至今仍未在高能物理实验中发现,电弱对称性破缺(EWSB)机制还不清楚.因此,人们认为:电弱对称性破缺机制问题很可能涉及超出标准模型的新物理,并为最终解决质量起源问题提供线索.这个问题是当前粒子物理中最重要的问题之一,也是当前和未来…     

对称性破缺狭缝中Lennard-Jones流体的相平衡

利用密度泛函理论并结合改进的基本度量理论研究了对称性破缺狭缝间Lennard-Jones(L-J)流体的相态结构.首先,根据L-J流体受限于对称性破缺狭缝中的吸附-脱附等温线以及相应的巨势等温线获得不同条件下L-J流体的相图,进一步研究了对称性破缺程度、狭缝间距以及狭缝与流体间相互作用等因素对L-J流体相平衡特征的影响.结果表明,流体层化转变和毛细凝聚的临界温度、临界密度和临界相区域等相态特征与这些因素密切相关.研究结果可为进一步揭示对称性破缺约束条件下L-J流体的相平衡及聚集态结构提供可能的理论依据.     

强子对撞机上中性top-pion介子产生过程(pp(pp-)→Π0tΠ0t,bΠ0t)的研究

描述电弱相互作用的电弱统一模型即Glashow-Weinberg-Salam( GWS)模型和描述强作用的量子色动力学(QCD)组成了粒子物理学中的标准模型(SM).迄今为止,它是大家普遍承认的最好的描述弱、电、强3种相互作用的理论,大量实验成功地验证了这一模型.但是,其电弱理论中为产生电弱对称性破缺而引入的Higgs粒子,至今仍未在高能物理实验中发现,电弱对称性破缺(EWSB)机制还不清楚.因此,人们认为:电弱对称性破缺机制问题很可能涉及超出标准模型的新物理,并为最终解决质量起源问题提供线索.这个问题是当前粒子物理中最重要的问题之一,也是当前和未来高能对撞机,尤其是强子对撞机的重要研究内容之一.     

强子对撞机上中性top—pion介子产生过程（pp（pp）→Ⅱt^0Ⅱt^0，bⅡt^0）的研究

描述电弱相互作用的电弱统一模型即Glashow—Weinberg—Salam（GWS）模型和描述强作用的量子色动力学（QCD）组成了粒子物理学中的标准模型（SM）．迄今为止，它是大家普遍承认的最好的描述弱、电、强3种相互作用的理论，大量实验成功地验证了这一模型．但是，其电弱理论中为产生电弱对称性破缺而引入的Higgs粒子，至今仍未在高能物理实验中发现，电弱对称性破缺（EWSB）机制还不清楚．     

洛伦兹对称破缺与宇宙加速膨胀

1998年的超新星观测表明当今宇宙正在加速膨胀.暗能量是指宇宙加速膨胀的宇宙介质.正的宇宙学常数L是暗能量的重要候选者,但导致宇宙加速膨胀的原因并非L莫属.洛伦兹不变性是物理学最严格的对称性之一,然而所有的量子引力理论都预言了洛伦兹对称性的破缺.基于大尺度洛伦兹破缺(LargeScale Lorentz Violation, LSLV)的宇宙学模型,讨论了有效引力理论修正的Friedmann方程,由此可以得到,大尺度上的洛伦兹破缺和宇宙学常数项的综合效应会产生后期观测到的宇宙加速膨胀.     

倒摆运动的稳定性分析

运用一维势能曲线和相图，对倒摆运动的稳定性进行了分析，引出了分岔和对称性自发破缺这两个在现代物理学及其它学科中都非常重要的概念。     

近代理论物理学的特征

继牛顿(1643——1727)力学以后,经过拉格朗日(1736——1813)、爱因斯坦(1879——1955),薛定格(1887——1961),杨振宁(1922——)等人的出色工作,理论物理已经数学化——偏微分方程、线性代数、黎曼几何,抽象群。这种数学化的物理图象是,物质世界的规律具有决定性、可逆性,对称性。但是本世纪初人们对“三体问题”的研究后却导出了混沌解,在基本粒子物理学中人们又发现许多对称性破缺现象,从而促进了近代物理论物理学的发展,形成了近代物理学的特征——精确与混沌,对称与破缺。     

未来e+e-对撞机上带电top-pion介子产生的研究

标准模型(SM)虽然通过了很多精确实验的检验,但是作为其中一个关键环节的电弱对称性自发破缺机制还不清楚,这个问题是当前粒子物理中最重要的前沿问题之一．标准模型中的电弱对称性自发破缺机制存在着平庸性、不自然性等一系列问题．因此,人们普遍认为标准模型不是一个基本理论,并且提出各种不出现上述问题的电弱对称性破缺的新物理模型,     

Nambu模型的动力学对称性破缺

对称性破缺是近代量子场论和粒子物理中的重要课题.当拉氏量中存在非零的场期待值时,经典势低于零的情形称为(在树图近似下的)对称性自发破缺;而仅当计入量子辐射修正才会发生破缺的情形则称为动力学对称性破缺(以下简记为DSB).1973年Coleman和Weinberg发展了用圈图展开计算有效势的方法来讨论DSB.得到了一系列引入注目的结果. 历史上最早的DSB模型之一是Nambu-Jona-Lasinio模型,其拉氏密度如下:     

受限于对称性破缺狭缝间氢键流体的界面性质

利用经典流体的密度泛函理论并结合改进的基本度量理论研究了受限于对称性破缺狭缝间氢键流体的界面性质.首先,根据氢键流体在狭缝间的吸附-脱附等温线以及相应的巨势等温线获得不同条件下氢键流体的界面张力.在此基础上,集中讨论了对称性破缺程度、氢键键能以及狭缝间距等因素对氢键流体界面特征的影响.结果表明:流体的界面性质与这些因素密切相关,研究结果可为进一步揭示对称性破缺条件下流体的相平衡及界面特征提供可能的理论线索.     

试论规范变换,相对性原理与真空对称性破缺

本文就规范变换，相对性原理与真空对称性破缺之间的关系进行了论述，并讨论了真空对称性破缺的机制．     

Yang—Mills理论、维度正规化及其它

首先介绍了1999年度诺贝尔物理学奖得主，胡夫特和维尔特曼和维度正规化方案，然后简要阐述Yang-Mills理论的基本思想、发展概况、尤其是其中的重整化问题和真空对称性自发破缺机制，评述了作为20世纪量子论发展的最高阶段－量子化的Yang-Mills理论，对于整个物理学，尤其是基本粒子的基本相互作用的巨大贡献，最后展望了21世纪物理学发展的趋向。     

从量子力学-相对论到物理学的基本原理和Noether定理的推广

 从量子力学、相对论到粒子物理,总结出物理学的基本原理:对称原理(它包括广义守恒原理、对称性破缺)和统计原理.进而探讨了Noether定理的推广.此外,还讨论了其余的相对性原理(包括泛等价原理)、极值原理和近似原理等.     

磁场中单电子原子的对称性破缺及其能级分裂

本文讨论孤立单电子原子（包括氢和碱金属原子）在均匀外磁场中的对称性破缺及由此引起的能级分裂问题。原子物理或初等量子力学告诉我们，磁场中原子的能级分裂是磁场与原子磁矩相互作用产生的附加能量造成的。有趣的是，从对称性角度看，磁场之所以能引起原子能级分裂，是磁场使原子系统的对称性破缺的结果。本文以孤立单电子原子在均匀磁场中的能级分裂为例加以论述。     

Yang-Mills理论、维度正规化及其它

首先介绍了1999年度诺贝尔物理学奖得主，胡夫特和维尔特曼的维度正规化方案.然后简要阐述Yang-Mills理论的基本思想、发展概况，尤其是其中的重整化问题和真空对称性自发破缺机制，评述了作为20世纪量子论发展的最高阶段--量子化的Yang-Mills理论，对于整个物理学，尤其是基本粒子的基本相互作用理论的巨大贡献.最后展望了21世纪物理学发展的趋向.     

关于动力学自发破缺对称性的评论

S.Coleman 和E.Weinberg 在他们一篇被普遍地引用的论文中证明:无质量标量粒子在同电磁场相互作用下,由于辐射修正,可以使标量粒子变成带质量的,矢量场也变成带质量的,其结果是有质量的标量粒子同有质量的矢量粒子。这是对称性的自发破缺的一个典型例子。辐射修正可以引起系统的对称性的自发破缺,这一般称为对称性的动力破缺。在现在广泛引起注意的自发破缺规范场理论中,这种机制可以避免引入外加反符号的质量项的Higgs 标量,许多作者对此作了不少研究。