Abstract
Simetrias e leis de conserva¸c˜ao s˜ao excelentes guias na formula¸c˜ao de modelos f´ısicos em diversas escalas de energia. A viola¸c˜ao de simetrias por transi¸c˜ao de fase ( viola¸c˜ao espontˆanea de simetria ) consegue descrever sistemas que v˜ao desde a Mat´eria Condensada at´e a F´ısica de Altas Energias. Neste ensaio irei apresentar um desenvolvimento conceitual de simetrias e suas viola¸c˜oes usando inicialmente como exemplo a simetria global de rota¸c˜ao e sua viola¸c˜aoespontˆanea, por um fluido escalar real, gerando o ferromagnetismo. O potencial usado por Landau-Ginzburg para explicar a supercondutividade por um fluido escalar complexo ´e muito similar ao ferromagnetismo. Atrav´es deste modelo podemos compreender a simetria de fase local ( simetria de calibre ) que este modelo apresenta gra¸cas ao acoplamento m´ınimo do campo eletromagn´etico com o fluido supercondutor. A partir da viola¸c˜ao espontˆanea desta simetria localdiscutimos como ocorre a gera¸c˜ao de massa do f´oton em ambiente supercondutor ( expuls˜ao do campo eletromagn´etico). Este processo ficou conhecido como o Mecanismo de Anderson-Higgs. Este mesmo mecanismo que ocorre em supercondutividade ´e utilizado para unificar o Eletromagnetismo e a intera¸c˜ao Fraca no Modelo Padr˜ao. Finalizamos este ensaio contextualizando o que veio a ser conhecido como campo de Higgs, cuja a excita¸c˜ao ( b´oson de Higgs ) acaba de ser verificada no LHC.
Highlights
Simetrias e leis de conservacao sao excelentes guias na formulacao de modelos fısicos em diversas escalas de energia
Violation of symmetries by phase transition can describe systems ranging from condensed matter to the High Energy Physics
In this essay I will present a conceptual development of symmetries and their violation using initially as an example the overall symmetry of rotation and a spontaneous violation by a real scalar fluid, generating ferromagnetism
Summary
Enotavel o desenvolvimento que a ciencia e tecnologia tiveram nas ultimas decadas. Particularmente em fısica, ao longo do seculo passado vimos o nascimento e consolidacao da Mecanica Quantica, com notaveis aplicac ̃oes. Esta nova visao dos processos do mundo microscopico gerado pela Mecanica Quantica demorou a se estabelecer naarea relacionada aos processos com maior energia tais como a Fısica de Partıculas, e a teoria que se propoe. Ele propoe a simetria de calibre, no caso do acoplamento com o eletron o grupo de simetriae U(1), e sao lancadas as bases para uma nova fısica. Uma nova interacao, restrita ao nucleo atomico, entre os seus constituintes, era necessaria tanto para justificar a sua coesao, como a origem do spin isotopico. Com os trabalhos de Dirac e de Klein-Gordon, havia uma visao na fısica de que os mediadores das interacoes, quando vetoriais, no caso da interac ̃ao eletromagnetica via foton, eram mediadores sem massa. Necessariamente os mediadores das interacoes fortes, por serem de curto alcance, deveriam ser escalares massivos. Nas proximas secoes vamos usar exemplos de transic ̃oes de fase para estabelecer o quadro conceitual em que se formula a quebra espontanea de simetria, e como isto possibilita a explicacao da origem das massas inerciais das partıculas
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