自発的対称性の破れ

Question

ミクロでは自発的対称性が破れて、同じ現象がマクロでは破れてない（＝対称性が保存）していることはあるのでしょうか？


https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/story/newsletter/40/4/features/03.html

stomachman · Accepted Answer

「自発的対称性の破れ」って大層な言葉に思われるけれども、別に珍しいことじゃない。たとえば、絞ってない雑巾で机を拭くと、濡れたところと乾いたところがムラになる。どこが濡れどこが乾かなきゃなきゃならんということはない（対称性）のだが、しかし全体を濡らすだけの水はなく、そしてともかくどこかが濡れなくちゃ済まない、ってことであり、これも自発的対称性の破れに他なりません。
　で、ご質問の件については、たとえばその水。水の分子は水素２つと酸素が「く」の字の形に繋がってるわけで、分極しています。この分極がどっちを向いていても良い（対称性）んだけれども、ともかくどっちかを向かなくちゃ済まない。ですから、分子ひとつを見れば自発的に空間的対称性が破れています。でも、個々の分子の分極の向きがバラバラであることによって、マクロに水を眺めれば分極は現れず、すなわち特定の向きというものはなくなる。

puyo3155 · Answer

自発的対称性の破れを勘違いしていますね。
これはミクロでもマクロでも、対称性は破れています。だから、素粒子はいつでも質量を持つことです。もしマクロでやぶれていたら、電子は質量をもたず、電磁力と釣り合って原子を作ることもなく、したがって、我々がマクロで感じる物や、われわれ自身も、存在のしようがありません。単に、光のように、あらゆる素粒子が高速で飛び交うだけの空間になります。

波の話を出していますが、ピント来ません。マクロで対称性が破れていないってどういう意味でしょうか。単にあるスケール以下の現象が見えないだけのこと。波はマクロでも対称性なんてありません。

kothimaro · Answer

「自発的対称性の破れ」とは、超ひもが自由に飛び回り対称性が高い状態から、超ひもが網状に結びつき結晶化し、対称性の低い状態になる始まりです。

では「超ひもの網」の形成について説明します。
宇宙開闢の初期、一本一本の超ひもはバラバラで自由に光速を超えて動き回っていました。ですから、宇宙開闢の初期において、ものは光速を超えて四方八方へ飛び散ることが出来たのです。したがって、現在宇宙開闢後138億年しか経過していないのに、138億光年以上離れた天体から全く同じ宇宙背景輻射が届くのです。つまり、ものは一瞬光速を遥かに超える速度で飛び散ったので、138億年で138億光年以上移動することが出来たのです。

次第に宇宙のエネルギーが低下しました。そして、終に「真空の相転」移が起こり、超ひもは網状に繋がりました。
「相転移」とは、水蒸気の水の分子がバラバラでランダムに飛び回っている状態から、温度が低下し氷の分子が規則正しく並ぶ変化を言います。水蒸気は水の分子がランダムに移動しており、それらは空間の特別な方向を選んではいません。ですから、高い対称性を保っています。
しかし、氷は中心軸が決まると、それに従って水の分子が規則正しく並びます。この様に、氷は中心軸と言う特別な方向を選んでおり、対称性が低くなります。

再度、別な角度からアプローチします。水蒸気の水の分子はランダムに動き回っているので、どの方向から見ても同じです。ですから、どこから見ても対称性が成立します。これを対称性が高いと言います。
一方、氷の水の分子は規則正しく並んでおり、見る方向により違う形に見えます。ですから、対称性を保つには、特定の方向から見なければなりません。これを対称性が低いと言います。

この様に、高い対称性から低い対称性に転移することを「相転移」と言います。超ひもも、宇宙開闢当初バラバラでランダムに飛び回っていたので、高い対称性を保っていました。
しかし、宇宙のエネルギーが低下し、超ひもは規則正しく網状に繋がりました。ですから対称性が低くなったのです。こういう意味で、超ひもがバラバラで自由に飛び回り対称性が高い状態から、規則正しく並んで結びつき対称性が低い状態に転移することを、「真空の相転移」と言います。
1本の超ひもが中心軸を選ぶと、他の超ひもは次々とそれに倣って同じ中心軸で並びます。これを「自発的対称性の破れ」と言います。

次は、真空について説明します。光や物質として振動する超ひもは光や物質として見え、その振動が止まると真空に見えます。
しかし、相転移前の真空は、振動していないバラバラの超ひもがランダムに飛び回っています。一方、相転移後の真空は、網状に規則正しく繋がった振動していない「超ひもの網」があります。こういう意味で、真空が対称性の高い状態から低い状態に転移したので「真空の相転移」と言います。

一旦「超ひもの網」が形成されると、物質も光もあらゆるものは、その上を振動として伝わります。光は何の抵抗も受けずそのまま光速cで伝わります。一方、物質は「超ひもの網」にヒッグス場があり、その上を物質が伝わるとヒッグス粒子が生じまとわり付き動き難さと言う質量を与えられるため、光速c未満でしか動けません。
これで、速度の上限が光速cであることを上手に説明出来ました。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/zihatutekitaisyouseinoyabure.html

ナッキーナッキー · Answer

「自発的」とは言えないかも知れませんが、
弱い相互作用（β崩壊）でのパリティの非保存なんかはどうでしょうか(^^)
マクロではパリティの保存が破れるって無いんじゃないかな・・・間違っていたらごめんなさい(^^;)

自発的対称性の破れ

「自発的対称性の破れ」って大層な言葉に思われるけれども、別に珍しいことじゃない。

自発的対称性の破れを勘違いしていますね。

「自発的対称性の破れ」とは、超ひもが自由に飛び回り対称性が高い状態から、超ひもが網状に結びつき結晶化し、対称性の低い状態になる始まりです。

「自発的」とは言えないかも知れませんが、

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング