تقارن و شکست خود به خودی تقارن در نظریه میدان های کوانتومی و نقش آن در پدیده شناسی فیزیک ذرات

یکی از چشم اندازها در نظریه میدان های کوانتومی، شکست خود به خودی تقارن است که اثرات آن کاملاً در طبیعت مشهود می باشد. از دیدگاه تاریخی، در حدود سال 1960، نمبو و گلدستون، با بهره گیری از یافته های اندرسون که در فیزیک حالت جامد این پدیده را مشاهده کردند، به مطالعه شکست خود به خودی تقارن در فیزیک ذرات پرداختند. سپس هیگز در سال1964 به اثر متفاوت شکست خود به خودی تقارن در نظریه های پیمانه ای ((su(2)×u(1) پی برد. سپس واینبرگ و عبدالسلام، هم زمان با توجه به پژوهش های گلاشو و استفاده از رهیافت هیگز، ادعا کردند اتحادی که میان اندرکنش های ضعیف هسته ای و الکترومغناطیس وجود دارد، در اثر شکست خود به خودی تقارن، علی رغم وجود ارتباط میان آن ها، از بین می رود و بدین ترتیب در سال 1971 بازبهنجار بودن نظریه الکتروضعیف را اثبات نمودند. اساساً شکست خود به خودی تقارن به علت غیر تقارنی بودن حالت پایه شکل می گیرد. البته جالب است بدانیم وقوع شکست خود به خودی به علت غیر تقارنی بودن بعضی از حالات پایه تبهگن در سیستم هایی با تقارن پیوسته منجر به پدیدار شدن ذرات بدون جرم می شود (بوزون های گلدستون). سیر کلی این رساله به شرح زیر می باشد : در ابتدا شکست خود به خودی تقارن را از دیدگاه کلاسیک بررسی کرده و سپس به مطالعه آن در رژیم کوانتومی می پردازیم که در این رابطه مستلزم معرفی کمیتی بنام کنش موثر است. البته قبل از بررسی این پدیده به معرفی فرمالیسم های لازم برای مطالعه آن پدیده در رژیم کوانتومی می پردازیم. درابتدا با فرمالیسم انتگرال مسیر آشنا شده و سپس اطلاعاتی درباره نحوه بازبهنجار کردن نظریه به دست می آوریم.