对称性的分类
存在各种不同类型的对称变换,可以根据变换所涉及的对象以及变换的性质来对对称性进行分类。在粒子物理学中最常见的对称变换大致可分为如下两类:
1.离散变换
此时变换参数只取分立值。在粒子物理中最具代表性的分立变换是
空间反演变换:P,电荷共轭变换:C
时间反演变换:T
我们知道对于电磁相互作用和强相互作用,在P、C、T分别变换下,它们都保持不变。然而弱相互作用破坏了P、C和PC对称性。
2.连续对称性
如果变换参数取连续值,则对应连续变换。一个典型的连续变换是转动变换:
l 时空对称性:最具代表性的时空对称性是Lorentz变换和时空平移变换下,物理规律保持不变。
l 内部对称性:一种作用在场的内部空间,且使场系统保持不变的对称性。这种对称性是属于场和粒子的独立于时空性质的某种变换,其对称性给出标志粒子态的某些量子数,如电荷、轻子数、重子数和同位旋等。典型的例子是
3.内部对称性的分类
有两种不同类型的内部对称性,它们是
l 整体内部对称性:连续变化的参数不依赖于时空坐标。例如
l 定域(规范)对称性:连续变化的参数与时空坐标有关。例如
将Noether定理和规范原理分别应用于以上两种不同的内部对称性,可得到以下重要的物理结论:
对于整体内部对称性,根据Noether定理,将存在相应的一个或多个守恒量。对于定域规范对称性,则必将在体系中引入规范场,即将一个自由的体系变为一个有相互作用的动力学体系,换言之,定域规范对称性决定了相互作用的形式。