手征對稱性破缺

在粒子物理學裡,手征對稱性破缺(chiral symmetry breaking)指的是強相互作用手征對稱性被自發打破,是一種自發對稱性破缺。假若夸克的質量為零(這是手征性(chirality)極限),則手征對稱性成立。但是,夸克的實際質量不為零,儘管如此,跟強子的質量相比較,上夸克下夸克的質量很小,因此可以視手征對稱性為一種“近似對稱性”。

基本介紹

  • 中文名:手征對稱性破缺
  • 外文名:chiral symmetry breaking
在量子色動力學的真空里盼廈腳,夸克與反夸克彼此會強烈吸引對方,並且它們的質量很微小,生成夸克-反夸克對估駝槓尋不需要用到很多能量,因此,會出現夸克跨鍵-反夸克對的夸克-反夸克凝聚態,就如同在金屬超導體裡電子庫柏對凝聚態一般。夸克-反夸克對的總動量與總角動量都等於零,總手征荷不等於零,所以,夸克-反夸克凝聚的真空期望值(vacuum expectation value)不等恥束舉騙於零,促使物理系統原本具有的手征對稱性被自發打破,這也意味著量子色動力學的真空會將夸克的兩個手征態混合,促使夸克在真空故立嫌里獲得背愚遷有效質量
根據戈德斯通定理,當連續對稱性被自發打破後必會生成一種零質量玻色子,稱為戈德斯通玻色子。手征對稱性也具有連續性,它的戈德斯通玻色子是π介子。假若手征對稱性是完全對稱性,則π介子的質量為零;但由於手征對稱性為近似對稱性,π介子具有很小的質量,比一般強子的質量小一個數量級。這理論成為後來電弱對稱性破缺的希格斯機制的初型與要素。
根據宇宙學論述,在大爆炸發生10-6秒之後,開始強子時期,由於宇宙的持續冷卻,當溫度下降到低於臨界溫度KTc≈173MeV之時 ,會發生手征性相變(chiral phase transition),原本具有的手征對稱性的物理系統不再具有這性質,手征對稱性被自發性打破,這時刻是手征對稱性的分水嶺,在這時婆良刪刻之前,夸克無法形成強子束縛態,物理系統的有序參數反夸克-夸克凝聚的真空期望值等於零,物理系統遵守手征對稱性;在這時刻之後,夸克能夠形成強子束縛態,反夸克-夸克凝聚的真空期望值不等於零,手征對稱性被自發性打破。

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