南部 潜藏的对称性

南部的贡献在于，他根据与固体物理中的一些现象的类比，指出在粒子物理中还可能有另一种对称性。它不是明显破缺的，其拉格朗日函数有着准确的对称性。但是由于系统的基态或真空态不具有这种对称性，使拉格朗日函数具有的对称性表现不出来。人们称为对称性被自发破缺了。萨拉姆举过一个很有趣的例子。假定人们已经在圆形餐桌前入座，准备进餐。每人面前有一个盘子，两个盘子之间有一块餐巾。于是每个人的面前有两块餐巾，一块在左，一块在右，但谁也不能肯定哪块餐巾属于自己。这就是说餐巾的摆放表现出左右对称性。这时，突然有一个人拿起了他右边的餐巾，大家也就随着他拿起了自己右边的餐巾。结果，左右的对称性被破缺了。 　　我们再来设想生活在一块大铁磁体的内部，其中有无数个小磁针。当温度很高，又没有任何外加磁场时，这些小磁针的取向完全杂乱无章，整个磁体有着绕空间任何方向的转动不变性，我们感受不到有任何特殊的方向性。但是，一旦温度降低到所谓的居里温度以下时，磁体内部的这些小磁针会自发地沿某一方向排列起来，出现了整块磁体的自发磁化。结果使绕任意轴的转动对称性遭到了破缺，只剩下了绕磁化方向的转动不变性。在磁体内部的我们，凭着指南针可以觉察出空间出现了一个特殊的磁化方向。实际上描写磁体的拉格朗日函数并没有改变，它仍然具有绕任意轴的转动不变性，只是由于这时的最低能量态或基态变成了自发磁化态，它不具有绕任意轴的转动不变性。结果，对称性明显地降低了。人们把这种原因造成的对称性破缺称为对称性的自发破缺。由于原来的对称性被遮盖了，故也有人称之为潜藏的对称性。