ruptura espontánea de simetría electrodébil - Wikilingue - Encydia
O conceito de ruptura espontánea de simetría é um dos ingredientes fundamentais do SM electrodébil, dando lugar a excitações de Goldstone que podem ser associadas aos termos de massa dos bosones gauge. Este procedimento, conhecido habitualmente como Mecanismo de Higgs, é um dos possíveis procedimentos para descrever as interacções débis de faixa curto mediante uma teoria gauge sem destruir sua invariancia.
No SM a ruptura de simetría tem lugar linealmente por médio de um campo escalar que adquire um valor esperado não nulo no vazio. Como resultado do processo não só adquirem massa tanto os bosones vectoriais como os fermiones, senão que, ademais, aparece um novo campo escalar neutro físico: a partícula de Higgs.
Alternativamente a ruptura de simetría poderia gerar-se dinamicamente por novas forças fortes na escala 1 TeV. No entanto, ainda não se formulou nenhum modelo válido deste tipo que proporcione uma descrição satisfatória do sector fermiónico e reproduza a elevada precisão das medidas electrodébiles.
São dois os conceitos básicos sobre os quais se construiu o “modelo Standard”, a teoria que unifica parcialmente as forças da natureza. Tais princípios são:
- Princípio gauge; sócio a simetrías matemáticas
- Ruptura espontánea da simetría.
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Ruptura espontánea da simetría
Um exemplo habitual em física é o de um lápis que se mantém em equilíbrio sobre sua ponta. É simétrico no sentido de que enquanto mantém o equilíbrio sobre a ponta qualquer direcção é tão boa como qualquer outra; no entanto, é instável. Quando o lápis cai, algo que deve ocorrer inevitavelmente, cairá a esmo, em uma ou outra direcção, rompendo a simetría, ainda que a simetría segue aí, em leis subjacentes.
As leis só descrevem o espaço do que pode ocorrer; o mundo real governado por essas leis supõe a eleição de uma realização entre muitas possibilidades. Trocamos a instável liberdade das possibilidades pela estável experiência da realidade.
As quatro forças
Este mecanismo de ruptura espontánea da simetría pode ocorrer-lhes às simetrías entre as partículas da natureza. Quando lhes sucede às simetrías que, segundo o princípio gauge, fazem aparecer às forças da natureza, conduz a diferenças em suas propriedades. As forças voltam-se diferenciadas, podem ter diferentes alcances e intensidades.
Dantes de que se rompa a simetría, as quatro interacções fundamentais têm um alcance infinito, igual que o electromagnetismo, mas depois da ruptura, o alcance de alguma delas é finito, como as duas interacções nucleares (forte e débil).
Unificação gauge e simetrías
O físicos F. Englert e R. Brout, na Bélgica, e em uns meses mais tarde Peter Higgs, na Escócia, propuseram, em forma independente, combinar a ruptura espontánea de simetría com as teorias gauge. Os três demonstraram também a existência de outra partícula consequência da ruptura espontánea de simetría, e que denominamos «bosón de Higgs».
Na ruptura espontánea de simetría existe uma quantidade física cujo valor nos indica que a simetría se rompeu e como se produziu essa ruptura. Esta quantidade costuma ser um campo, chamado campo de Higgs.
Leis naturais
A utilização da ruptura espontánea da simetría de uma teoria fundamental teria umas repercussões muito profundas, não só para as leis da natureza, senão também na mais ampla questão a respeito de em que consiste uma lei da natureza.
Dantes achava-se que as leis eternas da natureza determinavam de forma directa as propriedades das partículas elementares, agora bem, em uma teoria com ruptura espontánea da simetría aparece um novo elemento: as propriedades das partículas elementares dependem em parte da história e do meio.
A simetría pode romper-se de diferentes maneiras, dependendo de condições como a densidade e a temperatura. Expressando-o de maneira mais geral, as propriedades das partículas elementares não dependem só das equações da teoria, senão também de qual das soluções a estas equações é aplicável a nosso universo.[1]
Referências
- ↑ “As dúvidas da física do século XXI” de Lê Smolin – Editorial Crítica – ISBN 978-84-8432-941-1
