자발 대칭 깨짐 문서 원본 보기

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{{양자장론}}
[[물리학]]에서 '''자발 대칭 깨짐'''(自發對稱-, {{lang|en|spontaneous symmetry breaking}})은 어떤 이론에 [[대칭]]이 있으나 그 특정한 [[바닥 상태]]는 대칭을 보이지 않는 현상을 이야기한다. 자발 대칭 깨짐을 통하여 낮은 에너지에서는 나타나지 않는 대칭을 '''숨은 대칭'''({{lang|en|hidden symmetry}})이라고 한다.

[[양자장론]]에서는 바닥 상태를 진공이라고 부른다. 즉 진공이란 이론의 퍼텐셜(정확히 말하자면 [[유효 작용|유효퍼텐셜]])이 최소가 되는 상태를 일컫는다. 자발 대칭 깨짐이 일어나는 경우에는, 진공이 유일하지 않고 대칭에 따라 여러 가지의 진공상태가 있다. 예를 들어 이론이 <math>V(x)=V(-x)</math>라는 대칭 (P대칭)을 지니고, 진공 가운데 하나가 <math>x=x_0</math>라면, <math>x=-x_0</math>도 역시 진공이다.

깨지는 대칭이 연속적인 대칭이라면, 이에 따라 이론은 무한한 수의 진공을 가진다. 예를 들어 <math>V(x)=V(x\exp(i\alpha))</math>와 같은 U(1) 대칭의 경우, 진공은 <math>x=x_0\exp(i\alpha)</math>와 같이 연속적으로 분포한다. 이런 경우 [[골드스톤 정리]]에 따라 이론은 무질량 [[스칼라 보손]] ([[난부-골드스톤 보손]])을 가진다. 만약 깨지는 대칭이 전반적 (global) 대칭이 아니라 [[게이지 이론|게이지 대칭]]이라면, 이 난부-골드스톤 보손은 관측할 수 없고, 대신 [[게이지 보손]]에 질량을 준다.

자발 대칭 깨짐은 여러 방법으로 일어날 수 있다. 가장 간단한 예는 [[라그랑지언]]이 적절한 (반)고전적 퍼텐셜을 포함하는 경우다. 예를 들어, [[힉스 장]]에 [[멕시코 모자 퍼텐셜]]을 주어 대칭을 깰 수 있다. 고전적 퍼텐셜 말고도, 순수하게 [[복사보정]]으로 인하여 (즉 [[양자론]]적으로) 대칭이 깨질 수도 있다. 대표적인 예로 [[콜먼-와인버그 모형]]이 있다.

== 예시 ==
* [[강자성]]을 띠는 물질의 경우 [[퀴리 온도]] 아래에서는 [[자기|자기화]]가 진행되면서 회전 대칭 [[SO(3)]]이 깨져 방향성을 띈다.
* 각종 양자장론에서는 여러 종류의 대칭이 저절로 깨져 낮은 [[에너지 준위]](눈금)에서 ([[BRST 대칭]] 제외) 대칭을 관찰할 수 없게 된다. 예를 들어 [[선형 시그마 모형]]과 [[표준 모형]] ([[힉스 메커니즘]]), [[BCS 이론]]이 있다. [[대통일 이론]]에서는 대통일군이 대통일 눈금에서 대칭이 깨어져 [[표준 모형]] 대칭군으로 환원된다.
* 대칭형 언덕 꼭대기에 놓인 공을 생각하자. 공이 사방으로 동일하게 보이는 언덕위에 놓인 경우, 언덕과 공 모두 360도의 모든 방향에 대해 동등하므로 회전적으로 대칭이다. 그러나 이 상태는 불안정하다. 약간만 건드려도 공은 어느 한 방향으로 굴러 떨어진다. 공이 굴러 떨어지는 방향은 다른 방향들과 구별되므로 대칭이 깨진다.

== 참고 문헌 ==
* {{서적 인용|제목=우주의 탄생과 대칭|저자=히로세 다치시게 |기타=김슬기 역|출판사=승산|isbn=978-896139049-1|날짜=2013|언어=ko}}
** {{서적 인용|제목= 対称性とはなにか 自然・宇宙のしくみを対称性の破れによって理解する|저자=広瀬 立成|출판사=ソフトバンククリエイティブ|isbn=
978-4-7973-6280-0|날짜=2011-08-17|url=http://www.sbcr.jp/products/4797362800.html|언어=ja}}
* {{저널 인용|제목=Spontaneous symmetry breaking in classical systems|이름=Franco|성=Strocchi|연도=2011|저널=Scholarpedia|권=6|호=10|쪽=11195|doi=10.4249/scholarpedia.11195}}
* {{저널 인용|제목=Spontaneous symmetry breaking in quantum systems|이름=Franco|성=Strocchi|연도=2012|저널=Scholarpedia|권=7|호=1|쪽=11196|doi=10.4249/scholarpedia.11196|arxiv=1201.5459}}

== 같이 보기 ==
* [[골드스톤 정리]]
* [[진공]]
* [[CP 위반]]

자발 대칭 깨짐의 메커니즘:
* [[힉스 메커니즘]]
* 동적 대칭 깨짐 ([[테크니컬러 (물리학)|테크니컬러]] 따위) — 게이지 입자를 통한 자발 대칭 깨짐
* [[콜먼-와인버그 모형|콜먼-와인버그 메커니즘]]

{{전거 통제}}
{{소립자 물리학의 표준 모형}}
{{토막글|물리학}}

[[분류:이론물리학]]
[[분류:양자장론]]
[[분류:표준 모형]]
[[분류:양자색역학]]
[[분류:대칭]]
[[분류:양자 상]]