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物理学论文-破缺的对称性.doc

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物理学论文-破缺的对称性.doc

物理学论文破缺的对称性2008年10月7日北京时间下午5点45分,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将本年度的诺贝尔物理学奖的一半授予美国芝加哥大学的南部阳一郎(YOICHIRONAMBU),以表彰他发现了亚原子物理中对称性自发破缺的机制,奖项的另一半由日本高能加速器研究机构(KEK)的小林诚(MAKOTOKOBAYASHI)和京都大学的益川敏英(TOSHIHIDEMASKAWA)分享,以表彰他们发现了对称性破缺的起源,并由此预言了自然界中至少有3个夸克家族存在人类对对称性的兴趣可以追朔到远古时期从古希腊文明到现在的日常生活,从美丽的雪花、达芬奇的油画、各种漂亮的装饰图案、植物的花、叶,到令人惊叹的建筑物如鸟巢、水立方等,人们无时无刻不在感受着对称性带来的美感对称性是指如果一个操作或变换使系统从一个状态变到另一个与之等价的状态,或者说系统的状态在此操作或变换下不变,我们就说该系统具有对称性例如,一个呈现六角图案的雪花,当旋转60O时,人们看到的形状与旋转前是完全一样的,我们就说该图案具有6重旋转对称性;对正常的人体来说,则具有明显的镜面反射对称性等对称性描述的数学语言是19世纪由数学家建立起来的群论(GROUPTHEORY)在20世纪,群论作为一个有力工具在物理学研究中得到了重要而广泛的应用,并由此导致了许多重大的科学发现和物理理论的建立,如狭义相对论,质子、中子、正电子和其他一些基本粒子的发现,标准模型,弱作用中的宇称不守恒等,这些成果均获得了诺贝尔物理学奖现在知道,物理学中的对称性意味着守恒律的出现当系统由于某种原因失去了原有的对称性后,一定会进入到另一个与以前完全不同的状态,这就是对称性破缺的概念例如,当体重差不多的两个小孩在玩跷跷板时,两个小孩分坐两端,在静止状态下,跷跷板保持水平状态,达到平衡;当一个小孩离开后,跷跷板失去平衡,有小孩的一端着地,另一端则必然上翘,使原来的水平状态被打破,原有的对称性就发生了破缺又比如,水是各向同性流动的液体,水分子在水中沿各个方向运动皆可,但当温度下降到零度以下时,水结成了冰,水分子在冰中按一定的择优方向排列,形成了冰的几何结构,对称性降低,不再保持原来水中各向同性的对称性,即发生了对称性破缺对称性破缺是贯穿凝聚态物理始终的一个重要的基本概念在凝聚态物理学中,对称性的破缺就意味着有序相的出现例如,水结成冰后,水分子在冰中的分

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