Симетријe (физика)

Из Википедије, слободне енциклопедије
Дирак је претпоставио да ако постоји електрон са негативним наелектрисањем -е и спином 1/2, онда постоји и честица са позитивним наелектрисањем +е и истом вредношћу спина. Тако је теоретски на основу симетрије претпостављено постојање позитрона, што је касније и експериментално откривено.[1]

Симетрије у физици су симетрије физичког система или физичког закона и односе се на инваријантност или коваријантност. Инваријантност физичког система или закона подразумева његову непроменљивост на трансформације. Коваријантност се односи на то да једначине које описују систем или закон задржавају свој облик, тј. постоји трансформација која решење једначине у једном координатном систему једнозначно пребацује у решење у другом координатном систему.

У физици је концепт симетрије веома важан, јер симетрије физичких система поједностављују решавање проблема у њима. У квантној физици значај симетрије је још већи у односу на класичну физику, јер уопштавање особина омогућава теоретску предикцију нових феномена. Симетрије се у физици проналазе у свим областима проучавања и теорија симетрија има врло велику примену за разумевање и проучавање.

Трансформација простора[уреди]

Неке од најважнијих просторних трансформација су просторне инверзије (рефлексије све три осе), просторне транслације, ротације. Трансформације простора се своде на трансформације координатних система чија је математичка структура група. У физици се посматрају групе које припадају некој многострукости. Најпримењеније су Лијеве групе код којих су пресликавања међу елементима аналитичка пресликавања, а и област промене параметара, односно многострукост којој Лијеве групе припадају је аналитичка.

Просторне симетрије су оне трансформације координата или координатних система при којим једначине кретања не мењају облик.

Симетрије у различитим областима физике[уреди]

У класичној физици су преко трансформација простора и времена дефинисане и трансформације брзине, односно импулса, а преко њих су дефинисане и трансформације свих других опсервабли.

У квантној механици се симетрије другачије појављују од налажења у класичној механици. Често коришћене симетрије су симетрија простор-времена и унутрашње симетрије. Стања физичког система у квантној механици су вектори у простору стања и њихове трансформације се репрезентују унитарним операторима у простору стања.

Формулисано преко комутатора, група трансформација представља симетрију уколико сви њени генератори комутирају са хамилтонијаном и тада су генератори кретања заправо константе кретања. Последица комутације генератора симетрије са хамилтонијаном повлачи особину да се хамилтонијан и подскуп сачињен од ових генератора могу дијагонијализовати истовремено. Тада својствена стања генератора симетрије дају додатне квантне бројеве који разликују стања исте енергије, односно уклањају дегенерацију, а при томе се одржавају у времену.[2]

У теорији елементарних честица симетрија има кључну улогу, јер је на основу ње урађена класификација честица и одређена њихова структура и без познавања њихове динамике.

Види још[уреди]

Референце[уреди]

  1. Откриће позитрона, CERN timelines, приступљено: 27. септембар 2015.
  2. Квантна механика, Маја Бурић, Физички факултет Универзитета у Београду, приступљено: 10. март 2015.