Symmetri i fysikk

Symmetri er i fysikken alle eigenskapar hos eit fysisk system som syner eigenskapen symmetri, altså at under visse transformasjonar vil aspekta til desse systema «uendra» i følgje ein viss observasjon. 

Ei spesiell interesse for lovene har utvikla seg i samband med studium av elementærpartiklar. Her er det kjent at visse partikkeleigenskapar berre finst i avgjorde mengder som blir angjeve ved kvantetal: ladningstal (mengder elektriske elementærladningar), nukleontal (for partiklar med sterk vekselverknad), leptontal (for partiklar med svak vekselverknad) og fleire. Av symmetriårsaker er det venta for kvar partikkel som kan karakteriserast med éit eller fleire slike kvantetal, ein tilsvarande antipartikkel karakterisert med dei same kvantetala med motsett forteikn. I eit lukka system vil summen for kvart av desse kvantetala vere konstant når dei reknast for alle partiklane og antipartiklane i systemet. Difor kan ein partikkel berre produserast eller annihilerast (gå til grunne) saman med ein tilsvarande antipartikkel.

I den matematiske skildringa av symmetrilovene ordnast kvantetala for eit system av partiklar i grupper som må ha bestemde symmetrieigenskapar. Ved transformasjonar (rotasjon, inversjon) i tidrommet eller i eit imaginært rom blir tala i gruppa endra. Dette svarar til at partiklane går over frå ein tilstand til ein annan, og symmetrieigenskapane ved gruppa viser kva for overgangar som er moglege.

Når energien til eit system aukar, ved t.d. å auke den kinetiske energien til to elementærpartiklar som kolliderer, aukar òg mengder moglege symmetritilstandar av systemet. Dermed oppstår nye høve for overgangar mellom partiklar, og partiklar som ved låge energiar synst fundamentalt ulike, opptrer som element av ein høgare symmetritilstand. På den måten har ein etter kvart oppnådd ein einskapleg skildring av ulike kreftar som opptrer i naturen: elektromagnetiske krefter, krefter for svak vekselverknad (lepton-krefter), krefter for sterk vekselverknad (kjernekrefter eller kvark-krefter), og ein har sterke voner om òg å innordne gravitasjonskrefter i ein einskapleg symmetriskildring av naturen. 

Grunnlaget for slike betraktningar finst i gruppeteori, som for ein stor del byggjer på arbeid av den norske matematikaren Sophus Lie.

Sjå òg
Supersymmetri

Kjelder
 symmetri – elementærpartikkelfysikk. (20.10.2011) I Store norske leksikon. Henta frå: http://snl.no/symmetri/element%C3%A6rpartikkelfysikk

Kategori:Bevaringslover
Kategori:Differensiell geometri
Kategori:Symmetri