Аномалія (фізика)
З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
Аномалією у квантовій фізиці називається явище принципового порушення симетрії, притаманної класичній теорії, у відповідній квантовій теорії[1]. Історична назва аномалії походить із того, що з нею, як правило, пов'язане порушення очікуваного з класичної фізики «нормального» закону збереження струму, що відповідає симетрії; при цьому аномальний закон збереження у відповідній квантовій теорії є природним, незважаючи на назву[2]. Причиною виникнення більшості аномалій у квантовій теорії є відсутність регуляризації нескінченностей (які виникають у квантовій теорії внаслідок існування у ній формально нескінченного числа ступенів вільності квантової системи), яка зберігала б усі класичні симетрії[3].
Аномалії мають надзвичайно важливе значення як у теоретичній, так і в експериментальній фізиці[4]. Причиною цього є, зокрема, універсальність аномалій — вони принципово виникають у будь-якій квантовій теорії[2][3], що видно, зокрема, із формалізму інтеграла за траєкторіями. Іншою причиною є те, що аномалії та їх наслідки часто можуть бути досліджені без детального вивчення динаміки теорії, у якій вони виникають[5]. Прикладом застосувань квантової аномалії в теоретичній фізиці є умова незалежності будь-якої самоузгодженої квантової теорії поля від калібрувальних квантових аномалій[6][7], тобто, аномалія накладає принципові обмеження на побудову квантової теорії. З іншого боку, явища, що зумовлюються іншими класами аномалій, приводять до широкого класу спостережуваних явищ, що фіксуються експериментом; наприклад, масштабна аномалія вводить масштаб конфайнменту у квантовій хромодинаміці[8], даючи головний внесок у масу нуклонів (а отже, і всієї звичайної матерії)[9], а аксіальна хіральна аномалія приводить до існування каналів розпаду
- та -мезонів на два фотони[10][11], який є сильно пригніченим у наївній хіральній ефективній теорії поля взаємодії мезонів, у якій хіральна симетрія є майже точною.
Окрім того, завдяки аномаліям є можливою перевірка великого класу розширень Стандартної моделі фізики частинок на досяжних нині енергіях[12], що використовується в сучасних експериментах з фундаментальної фізики із прискорювачами елементарних частинок[13].
Нижче використовуються одиниці , де — швидкість світла у вакуумі, — зведена стала Планка.