Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →
Cała współczesna fizyka opiera się na symetriach. To one dyktują rodzaje cząstek elementarnych oraz ich oddziaływania. Okazuje się jednak, że równie ważne jest łamanie tych symetrii. Symetria może być złamana zarówno spontanicznie jak i explicite. Książkowym przykładem łamania symetrii jest tak zwany stan podstawowy układu spinów (strzałki w górę i w dół). Okazuje się, że oddziaływania między spinami nie preferują żadnego kierunku. Jednak stan o najniższej energii to wszystkie spiny skierowane do góry albo w dół - układ "spontanicznie" wybiera orientację. Takie zjawisko nazwane zostało spontanicznym łamaniem symetrii. Symetrię układu można złamać też explicite wprowadzając wyróżniony kierunek, w tym przypadku włączając pole magnetyczne.
Więcej wyjaśnień? znajdziesz je na naukowym blogu "TP": ŚWIAT - JAK TO DZIAŁA?
Model Standardowy cząstek elementarnych przewiduje istnienie materii jak i antymaterii. Materia i antymateria nie mogą istnieć razem - anihilują. Gdyby Wszechświat posiadał tak zwaną symetrię CP, w Wielkim Wybuchu powstałoby tyle samo materii ile antymaterii. Stało się jednak inaczej, nasz Wszechświat wypełnia materia (nie antymateria). Symetria CP musi być więc złamana i to w bardzo subtelny sposób: na każde 10 miliardów par cząstka-antycząstka musiała istnieć dodatkowa cząstka materii. Makoto Kobayashi i Toshide Maskawa zaproponowali w 1974 roku mechanizm łamania symetrii CP w Modelu Standardowym. Ich pomysł wymagał istnienia co najmniej 6 kwarków - wtedy znano ich tylko 3. Dopiero w latach 90-tych odkryto 6-ty kwark nazwany TOP.
Nagrodzona praca Yoichiro Nambo dotyczy spontanicznego łamania symetrii w fizyce cząstek elementarnych. Okazuje się, że próżnia - stan podstawowy o najniższej energii nie jest najbardziej symetryczny. Takie podejście pozwala wytłumaczyć mechanizm generowania masy w Modelu Standardowym za pomocą tzw. pola Higgsa. Zaraz po Wielkim Wybuchu pole to było zerowe i wszystkie cząstki nie miały masy. Okazuje się, że taka sytuacja jest niestabilna, korzystniejsza energetycznie jest skończona wartość pola Higgsa. Zmiana nastąpiła wraz z ochładzaniem się Wszechświata i dzieki temu niektóre cząstki stały się masywne. Polu Higgsa odpowiada cząstka - bozon Higgsa na którą w przyszłym roku zapoluje LHC. Czyżby szykował się kolejny Nobel za spontaniczne łamanie symetrii, tym razem dla Petera Higgsa?
Zobacz blog naukowy "Tygodnika": ŚWIAT: JAK TO DZIAŁA?
