Повторяющаяся тема в искусстве и науке - представление о симметрии - стала
могущественным научным инструментом для анализа физических систем. Однако при
определенных обстоятельствах происходит квантовая аномалия: законы квантовой физики
рушат очевидную симметрию системы. После долгих поисков ученые из университета
Сан-Франциско и национального университета Ла Плата (Аргентина) обнаружили
относительно простой пример квантовой аномалии - взаимоотношение полярной
молекулы с электроном.
Полярная молекула, хотя сама по себе нейтральна, имеет постоянное разделение
электрического заряда - диполь. Этот диполь создает электрическое поле, которое,
приобретя достаточную силу, становится способно улавливать электроны. Может ли такая
система с избыточным электроном существовать как стабильный ион? Ответ на этот вопрос
физики сформулировали на языке симметрии. В физике симметрия означает, что система
продолжает функционировать тем же образом после того, как в нее были внесены
изменения, такие как увеличение молекулы до больших масштабов и проведение
соответственных корректировок в других параметрах системы. На первый взгляд,
взаимодействие молекулы и электрона демонстрирует значительную независимость от
масштаба: система "выглядит" той же самой из различных точек во времени и пространстве
- по крайней мере, в терминах классической физики, которая представляет молекулу как
диполь, а электрон - как точку, обладающую зарядом. Однако эта стройная картинка
рассыпается, как только к данной системе применяется квантовая теория поля.
Подход с точки зрения квантовой теории поля требует процесса ренормализации, который
снимает определенные математические бесконечности и противоречия квантового
подхода. Кроме того, этот процесс делает энергетический уровень молекулы дискретным,
или квантифицированным. Анализируя систему таким образом, исследователи обнаружили,
что неизменность масштаба разрушается. Большой объем существующих данных,
экспериментальных и теоретических, подтверждает их выводы.
В то время как все другие известные квантовые аномалии имеют место при высоких
энергиях (к примеру, киральная симметрия в ядерной физике), работа дает основания
предположить, что разрушение квантовой симметрии может произойти при гораздо
меньших энергиях - в области взаимодействия электронов и молекул.
from: www.km.ru
add red. lent.
