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手征对称性破缺

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在粒子物理学里,手征对称性破缺(chiral symmetry breaking)指的是强相互作用手征对称性被自发打破,是一种自发对称性破缺。假若夸克的质量为零(这是手征性(chirality)极限),则手征对称性成立。但是,夸克的实际质量不为零,尽管如此,跟强子的质量相比较,u夸克d夸克的质量很小,因此可以视手征对称性为一种“近似对称性”。

在量子色动力学的真空里,夸克与反夸克彼此会强烈吸引对方,并且它们的质量很微小,生成夸克-反夸克对不需要用到很多能量,因此,会出现夸克-反夸克对的夸克-反夸克凝聚态,就如同在金属超导体里电子库柏对凝聚态一般。夸克-反夸克对的总动量与总角动量都等于零,总手征荷不等于零,所以,夸克-反夸克凝聚真空期望值(vacuum expectation value)不等于零,促使物理系统原本具有的手征对称性被自发打破,这也意味着量子色动力学的真空会将夸克的两个手征态混合,促使夸克在真空里获得有效质量[1]:669-672

根据戈德斯通定理,当连续对称性被自发打破后必会生成一种零质量玻色子,称为戈德斯通玻色子。手征对称性也具有连续性,它的戈德斯通玻色子是π介子。假若手征对称性是完全对称性,则π介子的质量为零;但由于手征对称性为近似对称性,π介子具有很小的质量,比一般强子的质量小一个数量级。这理论成为后来电弱对称性破缺的希格斯机制的初型与要素。[1]:669-672

根据宇宙学论述,在大爆炸发生10-6秒之后,开始强子时期,由于宇宙的持续冷却,当温度下降到低于临界温度KTc≈173MeV之时 ,会发生手征性相变(chiral phase transition),原本具有的手征对称性的物理系统不再具有这性质,手征对称性被自发性打破,这时刻是手征对称性的分水岭,在这时刻之前,夸克无法形成强子束缚态,物理系统的有序参数反夸克-夸克凝聚的真空期望值等于零,物理系统遵守手征对称性;在这时刻之后,夸克能够形成强子束缚态,反夸克-夸克凝聚的真空期望值不等于零,手征对称性被自发性打破。[2] [3]

参阅

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注释

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  1. ^ 1.0 1.1 Peskin, Michael; Schroeder, Daniel. An introduction to quantum field theory Reprint. Westview Press. 1995. ISBN 978-0201503975. 
  2. ^ Povh, Bogdan; Klaus Rith, Christoph Scholz, Frank Zetsche. Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts 6th, illustrated. Springer. 2008: pp.324ff. ISBN 9783540793670. 
  3. ^ Scadron, M. D.; Zenczykowski, P. Chiral Phase Transitions. Hadronic Journal. 2002, 25: pp. 639–654 [2012-09-30]. (原始内容存档于2018-11-07). 

参考文献

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