最简单的对称性自发破缺

顺磁铁磁相变中的对称性自发破缺

粒子物理中的对称性自发破缺我们所处的世界

物理体系从高温到低温的过程中，或者从高能级到基态的过程中，从一个对称的体系变得不对称的过程，称为对称性自发破缺

最简单的对称性自发破缺

将一根火柴棍直立在桌上，这时火柴棍与重力，桌面构成的体系具有以火柴棍为轴的旋转对称性。火柴棍如果圆头朝下，那肯定是立不稳的，总会倒下，指向某个特定的方向，破坏先前的旋转对称性。这一过程中，对称性从有到无，自发地消失，因此叫做对称性自发破缺。

顺磁铁磁相变中的对称性自发破缺

大家常见的永磁铁通常都是铁磁体。铁磁体随着温度的升高，磁性会逐渐下降。直到超过某个特定的温度后，磁性会完全消失。在这个温度以上，只要没有外界磁场，磁体不能自己产生磁场，这时体磁体已经变成顺磁体。这个转变温度称为居里温度。将居里温度以上的材料逐渐降温，材料会由不能自己保留磁场的顺磁体变回能够自己产生磁场的铁磁体。只要温度降得足够缓慢，恢复后的铁磁体往往会带有磁场。考虑材料在居里温度以上到居里温度下这个转变。在居里温度以上，磁体是往往是各向同性的（某些特殊材料除外）。物理体系具有很大的对称性。从宏观上看，这时材料没有磁性，因此也不存在特定的方向。当温度降低时，磁体恢复磁性。如果没有外界磁场诱导，恢复的磁场方向将是随机的，这跟之前处在一个没有特殊方向的状态相关。材料恢复磁场，说明它内部选择了某一个特定的方向作为体系的特定方向。对称性不再保持。这一相变，由具有对称性的状态，自动变到了不具有对称性的状态，就是对称性自发破缺

粒子物理中的对称性自发破缺我们所处的世界

粒子物理学家认为，我们所处的世界相对于理论物理中的某些能标，是一个能量很低的状态。因此，只要构成我们世界的基本规律允许，我们完全有可能处在一个对称性自发破缺了的世界。理论物理学家用对称性自发破缺解释弱相互作用和电磁相互作用的分离，其中最重要的机制是西格斯机制。涉及到的一系列理论被称为粒子物理的标准模型。在该理论下，电磁相互作用和弱相互作用原本是同一个相互作用，称为电弱相互作用。电弱相互作用与西格斯场耦合，由于西格斯场具有特殊的势函数，而世界又要选择能量低的状态。那么，西格斯场将会由原来具有su(2)对称性的场破缺为没有对称性的场。破缺使得传递弱相互作用的粒子获得很大的质量，从而弱相互作用比电磁作用弱得多。