Simetriaren haustura espontaneo

Diagrama horrek grafikoki erakusten du simetriaren haustura espontaneoaren funtzionamendua. Energia maila handi samarrean, bolak erdigunea hartzen du (punturik baxuena), eta emaitza simetrikoa da. Energia maila txikiagoetan, zentroa ezegonkorra da, eta bola punturik baxuenera doa, baina, hori eginez, jarrera arbitrarioa hartzen du eta simetria hausten da. Ondorioz, posizioa ez da simetrikoa.

Simetriaren haustura espontaneoa fisika teorikoaren kontzeptu bat da, zeregin garrantzitsua duena eredu estandarrean, oinarrizko partikulen fisikan eta Brout-Englert-Higgsen mekanismoan. Simetriaren haustura espontaneoaz ari gara, sistema fisiko baten oinarrizko egoerak, energia gutxieneko egoerak, mugimenduaren azpiko ekuazioek baino simetria gutxiago dituenean. Hori gertatzen da teoria simetriko batean haren oinarrizko egoera bakarra ez denean. (Ikus eskuineko irudia)

Kontzeptua garrantzitsua da, baita ere, egoera solidoaren fisikan, eremu horretan erabili baitzen lehen aldiz. Haren jatorria Heisenbergek 1928an garatutako ferromagnetismoaren teorian dago. Teoria horrek Curie tenperaturaren inguruko material ferromagnetikoen fase trantsizioak deskribatzen zituen, ordena egoera batetik desordena egoera bateranzko trantsizio gisa. Material ferromagnetikoen berezko magnetizazio egoera, Curie tenperaturaren azpitik, atomoen spinak noranzko berean lerrokatzearen ondorioz gertatuko litzateke; materiala dipolo magnetikoen multzo infinitu bat litzateke, 1/2 spina duena, eta inguruko dipoloen arteko elkarrekintzak lerrokatu egingo lituzke. Oinarrizko egoeran, energia txikienekoan, spinak lerrokatuta egongo lirateke, magnetizazioak norabide jakin bat adieraziko luke, errotazio-simetria errespetatu gabe.

Simetria elektroahula haustura espontaneoaren mekanismoa ―Brout-Englert-Higgsen mekanismo gisa ezagutzen dena― Peter Higgs-ek eta beste fisikari batzuek proposatu zuten, aldi berean, 1964an. Mekanismo horrek masa ematen die bosoi elektroahulei, quarkei eta leptoiei. Steven Weinberg-ek eta Abdus Salam-ek partikulen eredu estandarrean txertatu zuten Brout-Englert-Higgsen mekanismoa, elkarreragintza ahulak eta elektromagnetikoak bateratuz, beha daitezkeen kopuruen kalkuluek balio infinituak izan ez ditzaten. Bateratze horri Glashow-Weinberg-Salam eredua deitzen zaio, eta 1980ko hamarkadaren hasieran W⁺, W^– eta Z bosoi elektroahulak aurkitzea ahalbidetu zuen.

Brout-Englert-Higgs-en mekanismoa formulatu zenean, simetria hausteko bitarteko gisa, beharrezko tresna teorikoa besterik ez zen, partikulen masaren jatorria zein zen jakiteko eta balio infinituekin kalkuluak saihesteko. Mekanismoak suposatzen zuen bazirela Higss bosoia eta eremua, baina ez zen simetriaren haustura azaltzeko zegoen proposamen bakarra. Baina 2012ko uztailaren 4an, Higss bosoiaren aurkikuntza esperimentala iragarri zen. Urtebete geroago, Peter Higgsek eta François Englertek Fisikako Nobel saria jaso zuten (2013), jatorrizko proposamen teorikoagatik.

Bibliografia

• Antoni Méndez (2009) «Simetries trencades: el Nobel de física del 2008» in Ciències 12 (2009). Aprofundim en la ciència, 12. zk.
• Paula Tuzón Marco (2011) Tests of the Electroweak model in the presence of two Higgs doublets Tesi doctoral. Universitat de València.
• Matteo Cavalli-Sforza (2012) «La descoberta d’una nova partícula al CERN de Ginebra: és el bosó de Higgs?» in Revista de Física. Societat Catalana de Física, IEC, 4, 9.

Ikus, gainera

• Higgs bosoia

Kanpo estekak

• César Tomé (2021) «Simetriaz eta bere hausturaz», Zientzia Kaiera, Kultura Zientifikoko Katedra, EHU.
  

• Datuak: Q736716
• Multimedia: Spontaneous symmetry breaking / Q736716