Quebra espontânea de simetria
Modelo Padrão da física de partículas |
---|
Cientistas Rutherford · Thomson · Chadwick · Bose · Sudarshan · Koshiba · Davis Jr. · Anderson · Fermi · Dirac · Feynman · Rubbia · Gell-Mann · Kendall · Taylor · Friedman · Powell · P. W. Anderson · Glashow · Iliopoulos · Maiani · Meer · Cowan · Nambu · Chamberlain · Cabibbo · Schwartz · Perl · Majorana · Weinberg · Lee · Ward · Salam · Kobayashi · Maskawa · Yang · Yukawa · 't Hooft · Veltman · Gross · Politzer · Wilczek · Cronin · Fitch · Vleck · Higgs · Englert · Brout · Hagen · Guralnik · Kibble · Ting · Richter |
Quebra espontânea de simetria é um processo pelo qual um sistema simétrico passa, de forma espontânea, para um estado não simétrico. Este tipo de processo, incomum na natureza física, é vital para a compreensão do modelo padrão das partículas fundamentais, que é um dos mais importantes ramos da física moderna.
Definição
[editar | editar código-fonte]Para que uma quebra espontânea de simetria ocorra, deve necessariamente haver um sistema no qual existam diversos estados subsequentes com iguais probabilidades de ocorrer. Este sistema, como um todo, então é tratado como um sistema simétrico. Entretanto apenas um dos estados subsequentes deve ocorrer e toda a probabilidade dos inúmeros estados diversos é reduzida a zero, já que não há mais simetria. Então, é dito que a simetria do sistema foi espontaneamente quebrada.
Definição formal
[editar | editar código-fonte]Quando uma teoria é dita simétrica com respeito à um grupo simétrico, mas afirma que um elemento deste grupo é distinto, então uma quebra espontânea de simetria ocorreu, ou seja, pela teoria, não é necessário que se identifique o elemento e sim apenas que haja um elemento distinto.
Importância no modelo padrão
[editar | editar código-fonte]Sem a quebra espontânea de simetria o modelo padrão prediz a existência de um determinado número de partículas. Entretanto, algumas destas partículas (os bosões W e Z, por exemplo) são preditos de não possuir massa, quando na realidade eles possuem massa. Esta era a maior falha do modelo até que o físico escocês Peter Higgs e outros propuseram, através do que ficou conhecido por mecanismo de Higgs, o uso da quebra espontânea de simetria para comportar massa nestas partículas. O mecanismo por sua vez prediz a existência de uma nova partícula, o bosão de Higgs. O bosão/bóson de Higgs foi detectado no LHC do CERN em Julho de 2012, com probabilidade maior que 5 sigmas de ser verdadeira tal identificação.
Uso na matemática
[editar | editar código-fonte]Na matemática o uso mais comum da quebra espontânea de simetria é pelo uso da Função de Lagrange, a qual essencialmente indica como um sistema irá se comportar por meio de termos potenciais
É neste termo potencial que a ação da quebra de simetria ocorre. Como demonstra o gráfico do chapéu mexicano
Este termo potencial possui vários possíveis mínimos dados por
para qualquer real no intervalo . Este sistema também possui um estado do vácuo quântico que corresponde ao , este estado possui um grupo unitário simétrico. Entretanto, uma vez que o sistema atinja um estado específico no vácuo (que corresponda a um valor para ) a simetria será espontaneamente quebrada.
Exemplos fora da Física
[editar | editar código-fonte]O fenômeno da quebra espontânea de simetria também é encontrado em Dinâmica de Tráfego de Veículos,[1] sistemas difusivos,[2] econômicos[3] e sociais.[4]
Ver também
[editar | editar código-fonte]Referências
- ↑ Appert-Rolland, C.; H. J. (1 de janeiro de 2010). «Spontaneous symmetry breaking in a two-lane model for bidirectional overtaking traffic». Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment (em inglês). 2010 (08): P08024. ISSN 1742-5468. doi:10.1088/1742-5468/2010/08/P08024
- ↑ Evans, M. R.; D. P. (9 de janeiro de 1995). «Spontaneous Symmetry Breaking in a One Dimensional Driven Diffusive System». Physical Review Letters. 74 (2): 208–211. doi:10.1103/PhysRevLett.74.208
- ↑ Sornette, Didier (1 de setembro de 2000). «Stock market speculation: Spontaneous symmetry breaking of economic valuation». Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 284 (1–4): 355–375. doi:10.1016/S0378-4371(00)00261-2
- ↑ Lallouache, Mehdi; Anindya S. (16 de novembro de 2010). «Opinion formation in kinetic exchange models: Spontaneous symmetry-breaking transition». Physical Review E. 82 (5). 056112 páginas. doi:10.1103/PhysRevE.82.056112
Ligações externas
[editar | editar código-fonte]- «Quebra espontânea de simetria» (em inglês). - Universidade do Estado da Geórgia