Голдстоуновские бозоны (бозоны Намбу-Голдстоуна) — это особый тип элементарных частиц, которые возникают в результате нарушения спонтанной симметрии в теориях поля. Они названы в честь американского физика Джеффри Голдстоуна, который в 1960-х годах первым предложил механизм, объясняющий, как частицы приобретают массу в теориях, в которых симметрия нарушена.
Основные моменты о Голдстоуновских бозонах:
-
Спонтанная симметрия и Голдстоуновские бозоны:
- В некоторых теориях поля симметрия может быть сохранена в вакуумном состоянии, но нарушается при возникновении конденсата поля. Это явление называется спонтанное нарушение симметрии.
- При таком нарушении симметрии появляются нулевой энергетический мод в спектре частиц — Голдстоуновский бозон.
-
Характеристики Голдстоуновских бозонов:
- Голдстоуновские бозоны обычно имеют нулевую массу в пределе точной симметрии. Однако, когда симметрия нарушается, они приобретают массу.
- Эти бозоны являются псевдоскалярными, то есть их спин равен нулю, а паритет — минус один. Это свойство делает их отличными от частиц с целым спином, таких как фотоны или глюоны.
-
Примеры Голдстоуновских бозонов:
- Пионы (пи-мезоны) в теории Юкавы — это пример Голдстоуновских бозонов, возникающих из нарушения хиральной симметрии кварковой конденсации в квантовой хромодинамике (КХД).
- В теориях суперсимметрии также возникают Голдстоуновские фермионы (гравитиноны) и Голдстоуновские бозоны (скалярные партеры).
Физическое значение
Голдстоуновские бозоны играют важную роль в современной физике элементарных частиц и космологии:
- Они помогают объяснить происхождение массы частиц в теориях с нарушением симметрии.
- Голдстоуновские бозоны важны для понимания физики фазовых переходов и космологических моделей, таких как инфляция.
Заключение
Голдстоуновские бозоны представляют собой ключевой элемент в современных теориях поля, помогая объяснить, как возникает масса частиц в условиях нарушения симметрии. Их исследование и свойства играют важную роль в различных областях физики, от фундаментальных частиц до космологии.
