اقرأ في هذا المقال
لا يوجد سوى حالة فراغ واحدة ودائمًا ما تكون ثابتة في ظل التناظر المحلي، وهذا هو السبب في أن بوزون غولدستون أصبح غير طبيعي، في الواقع جميع الحالات الفيزيائية ثابتة رسميًا في ظل تحولات المقياس المحلية وهذا يعني أن بوزونات غولدستون فيزيائية.
بوزونات غولدستون
في فيزياء الجسيمات والمواد المكثفة تعتبر بوزونات غولدستون أو بوزونات نامبو-غولدستون (NGBs)، وهي بوزونات تظهر بالضرورة في النماذج التي تظهر انهيارًا تلقائيًا للتناظرات المستمرة، حيث تم اكتشافها بواسطة يوشايرو نامبو في فيزياء الجسيمات في سياق آلية الموصلية الفائقة (BCS) ثم أوضحها جيفري جولدستون، وتم تعميمها بشكل منهجي في سياق نظرية المجال الكمومي.
في فيزياء المادة المكثفة تكون هذه البوزونات أشباه جسيمات وتُعرف باسم أنماط أندرسون-بوجوليوبوف، إذ تتوافق هذه البوزونات غير السفلية مع مولدات التناظر الداخلية المكسورة تلقائيًا وتتميز بالأرقام الكمومية لها.
إنها تقوم بالتحويل غير الخطي تحت تأثير هذه المولدات، وبالتالي يمكن تحمسها للخروج من الفراغ غير المتماثل بواسطة هذه المولدات، وبالتالي يمكن اعتبارها على أنها إثارة المجال في اتجاهات التناظر المكسورة في فضاء المجموعة وتكون عديمة الكتلة إذا لم يتم كسر التناظر المنكسر تلقائيًا بشكل صريح.
إذا لم يكن التناظر بدلاً من ذلك دقيقًا، أي إذا تم كسره بشكل واضح وكذلك كسر تلقائيًا فإن بوزونات نامبو-غولدستون ليست عديمة الكتلة، وعلى الرغم من أنها تبقى خفيفة نسبيًا في العادة ثم يطلق عليها بوزونات غولدستون الزائفة أو بوزونات نامبو غولدستون الزائفة باختصار (PNGBs).
نظرة عامة عن بوزونات غولدستون
- هل تعتبر الفوتونات بوزونات غولدستون: تبين أن الفوتونات المادية وغير المادية يمكن اعتبارها جسيمات غولدستون لهذا التناظر، وبشكل عام جميع نظريات الفوتونات الذاتية هي عواقب ديناميكية للانهيار التلقائي للتناظر.
- كم عدد بوزونات غولدستون الموجودة: يتكون حقل هيغز الذي يدخل النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات من أربعة مكونات، وهناك ثلاثة بوزونات غولدستون تدخل آلية هيجز لإعطاء كتلة لثلاثة بوزونات ضعيفة.
- هل بوزون هيغز هو بوزون غولدستون: في ترتيب الحلقة الواحدة تهيمن التصحيحات العلوية على الفراغ وتحاذيه في الاتجاه الذي يكون فيه هيجز في الغالب بوزون غولدستون زائف، وبسبب الطبيعة المضطربة والأولية للنظرية فإن التصحيحات الكمومية قابلة للحساب بدقة.
- ما هو جزيء جولدستون: في فيزياء الجسيمات والمواد المكثفة تعتبر بوزونات غولدستون أو بوزونات نامبو-غولدستون (NGBs)، وهي بوزونات تظهر بالضرورة في النماذج التي تظهر انهيارًا تلقائيًا للتناظرات المستمرة.
نظرية غولدستون
تفحص نظرية جولدستون التناظر العام المستمر الذي يتم كسره تلقائيًا، على سبيل المثال يتم الحفاظ على تياراتها لكن الحالة الأساسية ليست ثابتة تحت تأثير الشحنات المقابلة، ثم أنه من الضرورة أن تظهر جسيمات عددية جديدة عديمة الكتلة (أو ضوء إذا لم يكن التناظر دقيقًا) في طيف الاستثارة المحتملة.
يوجد جسيم قياسي واحد يسمى بوزونات نامبو غولدستون لكل مولد تناظر مكسور، أي أنه لا يحافظ على الحالة الأرضية، إذ أن وضع نامبو غولدستون هو تقلب طويل الموجة لمعامل الطلب المقابل.
وبحكم خصائص بوزونات غولدستون الخاصة في الاقتران بفراغ نظرية كسر التناظر، فإن زخم التلاشي (اللين) المتضمنة في السعات النظرية الميدانية تجعل مثل هذه السعات تتلاشى إذ تسمى بأصفار أدلر.
أمثلة على بوزونات غولدستون
في السوائل يكون الفونون طوليًا وهو بوزون غولدستون للتناظر الجاليلي المكسور تلقائيًا، وفي المواد الصلبة يكون الوضع أكثر تعقيدًا، إن بوزونات غولدستون هي الفونونات الطولية والعرضية، ويصادف أنها بوزونات غولدستون للتناظر الجاليلي المتكسر والمتحرك والتناوب مع عدم وجود مراسلات فردية بسيطة بين أوضاع غولدستون والتماثلات المكسورة.
في المغناطيس يتم كسر التناظر الدوراني الأصلي الموجود في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي خارجي تلقائيًا، بحيث يشير المغناطيس إلى اتجاه معين، ثم إن بوزونات غولدستون هي المغنونات أي موجات الدوران التي يتأرجح فيها اتجاه المغنطة المحلي.
إن البيونات هي بوزونات غولدستون الزائفة التي تنتج عن الانهيار التلقائي لتناظرات النكهة اللولبية لـ (QCD) المتأثرة بتكثيف الكوارك بسبب التفاعل القوي، ويتم كسر هذه التناظرات بشكل واضح من قبل كتل الكواركات، بحيث لا تكون البيونات عديمة الكتلة ولكن كتلتها أصغر بكثير من كتل الهادرونات النموذجية.
تتوافق مكونات الاستقطاب الطولي لبوزونات W و Z مع بوزونات جولدستون للجزء المكسور تلقائيًا من التناظر الكهروضعيف، والتي مع ذلك لا يمكن ملاحظتها، ونظرًا لأنه يتم قياس هذا التناظر يتم امتصاص بوزونات جولدستون الثلاثة المحتملة بواسطة بوزونات قياس الثلاثة المقابلة للمولدات المكسورة الثلاثة.
وهذا يعطي هذه البوزونات المقاسة الثلاثة كتلة ودرجة الحرية الثالثة اللازمة للاستقطاب، وهذا موصوف في النموذج القياسي من خلال آلية هيغز، حيث تحدث ظاهرة مشابهة في الموصلية الفائقة، والذي كان بمثابة المصدر الأصلي للإلهام لنامبو أي أن الفوتون يطور كتلة ديناميكية يُعبر عنها باستبعاد تدفق مغناطيسي من موصل فائق.
