対称性の破れ
理論には対称性が高い精度で存在するが、ラグランジアンおよび運動方程式に対称性を破る小さな項が含まれていることを指す。対称性を満たすとして理論計算したところを出発点とした摂動によって系を理解することが出来る。明示的対称性の破れは、系を記述している法則がそれ自身、問題になっている対称性の下で不変ではない時に起こる。
標準モデルにおける「CP対称性の破れ」がこの一例である。1981年において最新の観測結果であったボトムクォークの寿命が理論予測よりも大きいという事実に基づき、B中間子系で観察できるという事が、A.B.Carterと三田一郎によって指摘された。これによって、B中間子系がクォーク混合とCP対称性の破れを観測するには重要であると認識されることとなった。なお、クォーク混合に関しては、理論から予測されるよりも数が少ない太陽ニュートリノの減少を説明できるニュートリノ振動とも密接な繋がりを持つ現象である。
自発的対称性の破れは、理論のラグランジアンや運動方程式自体は対称性を持つが、真空が対称性を破っている場合を言う。このとき、系の背景(真空)が非不変であるため、系の法則は不変だが系自体が不変でないように見える。そのような対称性の破れは秩序パラメータによってパラメータ化される。自発的対称性の破れの特別なものが力学的対称性の破れである。
ワインの瓶は回転対称であるが、系がもっとも低エネルギーの点を探した結果、ワインの瓶底の一点に落ちると、その点は回転対称でないことを想像すればイメージが掴みやすい。その際、ワイン底に沿って小さなエネルギーで転がることが出来るが、これを量子化した粒子を南部ゴールドストーン・ボソンと言う。
ヒッグス機構は、この南部ゴールドストーンボソンがゲージ場と結合して質量のあるベクトル粒子となる機構である。