Spontane Symmetriebrechung
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Spontane Symmetriebrechung ist ein Konzept der theoretischen Physik, das insbesondere im Standardmodell der Elementarteilchenphysik eine wichtige Rolle spielt. Man spricht von spontaner Symmetriebrechung, wenn der Grundzustand eines physikalischen Systems weniger Symmetrien aufweist als die zugrunde liegenden Bewegungsgleichungen.
In einem quantenmechanischen System bedeutet das, dass der Vakuumerwartungswert des Grundzustandes weniger Symmetrien aufweist als die Bewegungsgleichungen des Systems. Es handelt sich also um Symmetrien, die im Grundzustand (bzw. in den Zuständen) des Systems nicht direkt auftreten.
Die spontane Symmetriebrechung unterscheidet sich also vom Phasenübergang bei dem die freie Energie nicht analytisch ist und von der expliziten Symmetriebrechung, bei der sich die Bewegungsgleichungen so ändern, dass sie weniger Symmetrien aufweisen.
Die spontane Brechung globaler kontinuierlicher Symmetrien hat das Goldstonetheorem zur Folge. Dieses besagt, dass zu jedem gebrochenem Generator der Symmetriegruppe ein masseloses skalares sog. Goldstoneboson existiert. Da lokale eichsymmetrische Theorien die Voraussetzungen für die Gültigkeit dieses Theorems nicht erfüllen, gilt dieses Theorem für diese aber nicht. Stattdessen macht dort der Higgs-Mechanismus die Goldstone-Bosonen zu einem zusätzlichen longitudinalen Polarisationsfreiheitsgrad der Eichfelder, die ohne spontane Symmetriebrechung masselose Teilchen sind und als solche nur zwei transversale Polarisationen besitzen.
