СПОНТА́ННОЕ НАРУШЕ́НИЕ СИММЕ́ТРИ́И

СПОНТА́ННОЕ НАРУШЕ́НИЕ СИММЕ́Т­РИ́И, час­тич­ная или пол­ная по­те­ря фи­зич. сис­те­мой имею­щей­ся в ней сим­мет­рии, со­стоя­щая в на­ру­ше­нии на­чаль­ных или гра­нич­ных ус­ло­вий сис­те­мы; при этом урав­не­ния, опи­сы­ваю­щие сис­те­му, ос­та­ют­ся сим­мет­рич­ны­ми. С. н. с. про­ис­хо­дит в тех слу­ча­ях, ко­гда сим­мет­рич­ное со­стоя­ние не об­ла­да­ет ми­ним. энер­ги­ей и по­то­му энер­ге­ти­че­ски не­вы­год­но, а наи­низ­шее со­стоя­ние (с ми­ним. энер­ги­ей) не­од­но­знач­но, т. е. вы­ро­ж­де­но.

На­гляд­ным при­ме­ром на­ру­ше­ния сим­мет­рии в ме­ха­нич. сис­те­ме мо­жет слу­жить бу­тыл­ка с вы­пук­лым до­ныш­ком и го­ро­ши­на. Бу­тыл­ка сим­мет­рич­на от­но­си­тель­но вра­ще­ний во­круг оси, про­хо­дя­щей че­рез центр. Низ­шее энер­ге­тич. со­стоя­ние со­от­вет­ст­ву­ет по­ло­же­нию на обо­де до­ныш­ка, и оно так­же сим­мет­рич­но. Бро­шен­ная в бу­тыл­ку го­ро­ши­на зай­мёт лю­бое по­ло­же­ние на обо­де. Ес­ли на­кло­нить бу­тыл­ку, то сим­мет­рия на­ру­шит­ся и низ­шее со­стоя­ние бу­дет со­от­вет­ст­во­вать наи­низ­шей точ­ке на обо­де, ку­да ска­тит­ся го­ро­ши­на. Ес­ли пос­ле это­го вер­нуть бу­тыл­ку в вер­ти­каль­ное по­ло­же­ние, то сим­мет­рия вос­ста­но­вит­ся, но го­ро­ши­на ос­та­нет­ся в той точ­ке, где был ми­ни­мум. Т. о., сис­те­ма бу­дет сим­мет­рич­ной, но ис­ход­ное по­ло­же­ние го­ро­ши­ны не­сим­мет­рич­но.

Др. при­мер сис­те­мы со С. н. с. – фер­ро­маг­не­тик с ло­ка­ли­зо­ван­ны­ми спи­на­ми, сим­мет­рия ко­то­ро­го на­ру­ша­ет­ся (умень­ша­ет­ся) при вы­страи­ва­нии спи­нов в при­ло­жен­ном маг­нит­ном по­ле. При вы­клю­че­нии по­ля сим­мет­рия вос­ста­нав­ли­ва­ется, но ис­ход­ное со­стоя­ние ос­та­ёт­ся не­сим­мет­рич­ным. В тео­рии кон­ден­си­ров. со­стоя­ния при­ме­ра­ми С. н. с. слу­жат яв­ле­ния фер­ро­маг­не­тиз­ма, сверх­те­ку­че­сти, сверх­про­во­ди­мо­сти. В кван­то­вой тео­рии по­ля С. н. с. со­от­вет­ст­ву­ет вы­ро­ж­де­ние ва­куу­ма – осн. со­стоя­ния сис­те­мы.

В фи­зи­ке эле­мен­тар­ных час­тиц яв­ле­ние С. н. с. ис­поль­зу­ет­ся для оп­ре­де­ле­ния мас­сы эле­мен­тар­ных час­тиц. Тре­бо­ва­ние сим­мет­рии сис­те­мы пре­пят­ст­ву­ет по­яв­ле­нию мас­сы. С. н. с. мо­жет про­ис­хо­дить при на­ли­чии ска­ляр­но­го по­ля с по­тен­циа­лом взаи­мо­дей­ст­вия, имею­щим вид, по­хо­жий на упо­мя­ну­тую вы­ше бу­тыл­ку. Ес­ли ска­ляр­ное по­ле име­ет ср. зна­че­ние, со­от­вет­ст­вую­щее оп­ре­де­лён­но­му по­ло­же­нию на «до­ныш­ке» по­тен­циа­ла, про­ис­хо­дит С. н. с. и час­ти­цы при­об­ре­та­ют мас­су, про­пор­цио­наль­ную ср. зна­че­нию по­ля. Все фун­дам. час­ти­цы стан­дарт­ной мо­де­ли (квар­ки, леп­то­ны и про­ме­жу­точ­ные век­тор­ные бо­зо­ны) при­об­ре­та­ют мас­су при С. н. с. за счёт Хигг­са ме­ха­низ­ма. Урав­не­ния, ко­то­ры­ми опи­сы­ва­ет­ся ди­на­ми­ка час­тиц, при этом ос­та­ют­ся сим­мет­рич­ны­ми.